一种固态紫精有机电致变色材料及电致变色器件的制作方法

1.本发明属于电致变色技术领域，具体涉及一种固态紫精有机电致变色材料及电致变色器件。


背景技术：

2.电致变色材料是指材料的光学属性在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。电致变色器件具有用户可控制颜色变化、低功耗、低工作电压、光学性能连续可调、绿色环保和智能化等特点，在电致变色智能窗、汽车自动防眩目后视镜、变色太阳镜和信息显示等领域已经被广泛使用。
3.目前制作电致变色器件使用的电致变色材料多为液体或可流动的凝胶状，因此存在易泄漏的问题。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的在于提供一种固态电致变色材料，其能有效避免泄漏的问题，且具有变色时间快的优点。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
6.一种固态电致变色材料，所述固态电致变色材料包含以下组分：紫精化合物0.2-5wt％、对电极材料0.2-5wt％、多重烯键官能团单体5-20wt％、单烯键官能团单体20-50wt％、电解质10-25wt％、引发剂0.5-1.5wt％，余量为溶剂。
7.在一些实施例中，所述固态电致变色材料包含以下组分：紫精化合物0.5-5wt％、对电极材料0.5-5wt％、多重烯键官能团单体8-20wt％、单烯键官能团单体25-45wt％、电解质10-20wt％、引发剂0.5-1.5wt％，余量为溶剂。
8.在一些实施例中，所述紫精化合物选自如下结构式1所示的化合物中一种或多种：
[0009][0010]
其中，r选自烷基或芳基。
[0011]
在一些优选的实施例中，所述紫精化合物选自如下结构式1所示的化合物中的一种或多种：甲基紫精、乙基紫精、庚基紫精、苯基紫精、对三氟甲基苯基紫精。
[0012]
在一些实施例中，所述多重烯键官能团单体选自1，6-己二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或几种。
[0013]
在一些实施例中，所述单烯键官能团单体选自2-羧乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸四氢呋喃酯、环氧甲基丙烯酸甲酯、己氧化壬基苯酚丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙
酯、己内酯丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯中的一种或几种。
[0014]
在一些实施例中，所述对电极材料选自选自二茂铁和苯醌类小分子化合物中的一种或几种。
[0015]
在一些实施例中，所述电解质选自四丁基溴化铵、四丁基六氟磷酸胺、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或几种；和/或，
[0016]
所述引发剂选自2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、二乙氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮中的一种或几种；和/或，
[0017]
所述溶剂选自碳酸丙烯酯、丁内酯、2-乙酰基丁内酯、γ-戊内酯、碳酸乙烯酯、环丁砜、3-甲基环丁砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、戊二腈、2-甲基戊二腈、3-羟基丙腈、四乙二醇二甲醚、乙氧基乙醇、环戊酮中的一种或几种。
[0018]
本发明还提供了如上所述的固态电致变色材料在制备电致变色器件中的应用。
[0019]
本发明还提供了一种电致变色器件，所述电致变色器件的制备原料包含如上所述的固态电致变色材料。
[0020]
本发明提供了一种固态紫精有机电致变色材料，所述电致变色材料包含合适配比的紫精化合物、对电极材料、多重烯键官能团单体、单烯键官能团单体、电解质、引发剂和溶剂。通过引入带多重烯键官能团单体与单烯键官能团单体进行共聚，复配过量的电解质与少量引发剂，从而可在紫外光照条件下形成全固态紫精有机电致变色材料。本发明电致变色材料通过配方的优化，可以获得透明的固态紫精有机电致变色材料，其具有透明度高、变色速度快和防止泄漏的优点。
具体实施方式
[0021]
本发明下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。实施例中所用到的各种常用化学试剂，均为市售产品。
[0022]
除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不用于限制本发明。
[0023]
本发明的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤。
[0024]
在本发明中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0025]
下面结合具体实施例进行说明。
[0026]
实施例1
[0027]
本实施例提供一种固态电致变色材料，所述固态电致变色材料包含以下组分：紫精化合物甲基紫精2.5wt％、对电极材料二茂铁2.5wt％、多重烯键官能团单体1，6-己二丙烯酸酯10wt％、单烯键官能团单体2-羧乙基丙烯酸酯35wt％、电解质四丁基溴化铵15wt％、引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦1wt％，余量为溶剂碳酸丙烯酯。
[0028]
实施例2
[0029]
本实施例提供一种固态电致变色材料，所述固态电致变色材料包含以下组分：紫精化合物乙基紫精3wt％、对电极材料二茂铁3wt％、多重烯键官能团单体季戊四醇三丙烯酸酯15wt％、单烯键官能团单体丙烯酸四氢呋喃酯35wt％、电解质四丁基六氟磷酸胺18wt％、引发剂二乙氧基苯乙酮1.2wt％，余量为溶剂碳酸丙烯酯。
[0030]
实施例3
[0031]
本实施例提供一种固态电致变色材料，所述固态电致变色材料包含以下组分：紫精化合物庚基紫精5wt％、对电极材料二茂铁5wt％、多重烯键官能团单体三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯18wt％、单烯键官能团单体环氧甲基丙烯酸甲酯45wt％、电解质高氯酸锂22wt％、引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮1.5wt％，余量为溶剂环丁砜。
[0032]
实施例4
[0033]
本实施例提供一种固态电致变色材料，所述固态电致变色材料包含以下组分：紫精化合物苯基紫精1wt％、对电极材料二茂铁1wt％、多重烯键官能团单体三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10wt％、单烯键官能团单体甲基丙烯酸羟乙酯30wt％、电解质双三氟甲基磺酰亚胺锂12wt％、引发剂1-羟基环己基苯基甲酮0.8wt％，余量为溶剂碳酸乙烯酯。
[0034]
对比例1
[0035]
本对比例提供一种固态电致变色材料，所述固态电致变色材料除了电解质含量外，其他均与实施例1相同，具体包含以下组分：紫精化合物甲基紫精2.5wt％、对电极材料二茂铁2.5wt％、多重烯键官能团单体1，6-己二丙烯酸酯10wt％、单烯键官能团单体2-羧乙基丙烯酸酯35wt％、电解质四丁基溴化铵8wt％、引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦1wt％，余量为溶剂碳酸丙烯酯。
[0036]
对比例2
[0037]
本对比例提供一种固态电致变色材料，所述固态电致变色材料除了多重烯键官能团单体和单烯键官能团单体含量外，其他均与实施例1相同，具体包含以下组分：紫精化合物甲基紫精2.5wt％、对电极材料二茂铁2.5wt％、多重烯键官能团单体1，6-己二丙烯酸酯25wt％、单烯键官能团单体2-羧乙基丙烯酸酯15wt％、电解质四丁基溴化铵15wt％、引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦1wt％，余量为溶剂碳酸丙烯酯。
[0038]
对比例3
[0039]
本对比例提供一种固态电致变色材料，所述固态电致变色材料除了溶剂种类外，其他均与实施例1相同，具体包含以下组分：紫精化合物甲基紫精2.5wt％、对电极材料二茂铁2.5wt％、多重烯键官能团单体1，6-己二丙烯酸酯10wt％、单烯键官能团单体2-羧乙基丙烯酸酯35wt％、电解质四丁基溴化铵15wt％、引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦1wt％，余量为溶剂二甲基亚砜。
[0040]
分别利用以上实施例和对比例中的固态电致变色材料制备电致变色器件，具体包括以下步骤：取第一fto导电玻璃和第二fto导电玻璃，在所述第一fto导电玻璃和第二fto导电玻璃之间通过胶封形成密封腔室，留出小口，然后向所述密封腔室内分别填充实施例1～4和对比例1～3中的电致变色溶液或胶液，然后经过紫外灯照射，形成一层固态透明膜，然后用紫外胶封装密闭，得到相应的电致变色器件。
[0041]
对上述实施例和对比例制备的电致变色器件的透明度、着色时间和褪色时间进行
检测：
[0042]
透明度检测：将器件置于紫外分光光度计下，检测固态器件的初始透过率。
[0043]
着色时间和褪色时间检测：采用电化学工作站与紫外-可见分光光度计联合测试，测试方法为计时电位法。
[0044]
测试结果如表1所示：
[0045]
表1
[0046][0047][0048]
由结果可知，本发明固态电致变色材料(实施例1～4)具有透明度高和变色速度快的优点，并且所述电致变色材料在组分混合均匀后经过紫外灯照射即可形成固态透明膜，可以有效避免液态或凝胶态电致变色材料出现的泄露问题。
[0049]
与实施例1相比，对比例1电致变色材料配方中电解质含量过少，导致电子与离子的迁移受阻，器件的响应时间大大延长；对比例2电致变色材料配方中多重烯键官能团单体和单烯键官能团单体的配比不满足要求，导致折射率不匹配，无法形成均一透明的固态电致变色膜；对比例3电致变色材料配方中溶剂与重烯键官能团单体和单烯键官能团单体紫外固化后的折射率不匹配。
[0050]
综上所述，本发明电致变色材料通过配方的优化，可以获得透明的固态紫精有机电致变色材料，其具有透明度高、变色速度快和防止泄漏的优点。
[0051]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对以上实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0052]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种固态电致变色材料，其特征在于，所述固态电致变色材料包含以下组分：紫精化合物0.2-5wt％、对电极材料0.2-5wt％、多重烯键官能团单体5-20wt％、单烯键官能团单体20-50wt％、电解质10-25wt％、引发剂0.5-1.5wt％，余量为溶剂。2.如权利要求1所述的固态电致变色材料，其特征在于，所述固态电致变色材料包含以下组分：紫精化合物0.5-5wt％、对电极材料0.5-5wt％、多重烯键官能团单体8-20wt％、单烯键官能团单体25-45wt％、电解质10-20wt％、引发剂0.5-1.5wt％，余量为溶剂。3.如权利要求1所述的固态电致变色材料，其特征在于，所述紫精化合物选自如下结构式1所示的化合物中一种或多种：其中，r选自烷基或芳基。4.如权利要求3所述的固态电致变色材料，其特征在于，所述紫精化合物选自如下结构式1所示的化合物中的一种或多种：甲基紫精、乙基紫精、庚基紫精、苯基紫精、对三氟甲基苯基紫精。5.如权利要求1所述的固态电致变色材料，其特征在于，所述多重烯键官能团单体选自1，6-己二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或几种。6.如权利要求1所述的固态电致变色材料，其特征在于，所述单烯键官能团单体选自2-羧乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸四氢呋喃酯、环氧甲基丙烯酸甲酯、己氧化壬基苯酚丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、己内酯丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯中的一种或几种。7.如权利要求1所述的固态电致变色材料，其特征在于，所述对电极材料选自选自二茂铁和苯醌类小分子化合物中的一种或几种。8.如权利要求1所述的固态电致变色材料，其特征在于，所述电解质选自四丁基溴化铵、四丁基六氟磷酸胺、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或几种；和/或，所述引发剂选自2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、二乙氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮中的一种或几种；和/或，所述溶剂选自碳酸丙烯酯、丁内酯、2-乙酰基丁内酯、γ-戊内酯、碳酸乙烯酯、环丁砜、3-甲基环丁砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、戊二腈、2-甲基戊二腈、3-羟基丙腈、四乙二醇二甲醚、乙氧基乙醇、环戊酮中的一种或几种。9.如权利要求1～8任一项所述的固态电致变色材料在制备电致变色器件中的应用。10.一种电致变色器件，其特征在于，所述电致变色器件的制备原料包含如权利要求1～8任一项所述的固态电致变色材料。

技术总结
本发明提供了一种固态紫精有机电致变色材料及电致变色器件，所述电致变色材料包含以下组分：紫精化合物0.2-5wt％、对电极材料0.2-5wt％、多重烯键官能团单体5-20wt％、单烯键官能团单体20-50wt％、电解质10-25wt％、引发剂0.5-1.5wt％，余量为溶剂。本发明通过引入带多重烯键官能团单体与单烯键官能团单体进行共聚，复配过量的电解质与少量引发剂，从而在紫外光照条件下形成全固态紫精有机电致变色材料，其具有透明度高、变色速度快和防止泄漏的优点。优点。


技术研发人员：凌欢 曾西平 喻东旭
受保护的技术使用者：深圳市华科创智技术有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/12