CN107382094A - 一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，属于光电材料制备领域。本发明通过过硫酸铵与单过硫酸氢钾复合制备溶液，水相中乳液聚合制备出了水溶性良好的聚苯胺材料，使聚苯胺有效分散并钨酸钠溶胶复合，在聚乙烯醇连接作用下，进行聚合反应并形成稳定状态的交联网状结构的复合材料，复合材料中的阴极成分WO3和阳极成分聚苯胺构成一种协同体系，从而形成牢固的化学键提高了复合膜的变色性能电致变色效率，改善薄膜表面，使纳米纤维排列整齐，微孔道均匀，有利于电子和离子的注入和抽出，有利于复合膜的电致变色，同时聚乙烯醇有效提高材料成膜性能，改善薄膜致密性，进一步提高材料稳定性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，属于光电材料制备领域。
背景技术
电致变色，是指材料在交替的高低或正负外电场的作用下，通过注入或抽取电荷离子或电子，从而在低透射率的着色态和高透射率的消色态之间发生可逆变化的一种特殊现象，在外观上则表现为颜色及透明度的可逆变化，聚苯胺以其环境污染小，对人体无害，易合成，易处理，生产成本低，耐高温及抗氧化性能好，电致变色对比度高，并具有可令人较为满意的导电性能，良好的热稳定性和循环稳定性而备受人们的关注。在日常的生产、生活中得到了广泛应用，被认为是最有可能得到实际应用的导电高分子之一，已经成为导电聚合物中的研究热点。
聚苯胺具有其独特的优点，如操作简单，膜厚可控，一步聚合，纯度高，可方便进行电化学或波谱研究，但是现有的聚苯胺电致变色薄膜材料通过无机材料和高分子材料进行物理复合，无法形成稳定的结构性能，因此聚苯胺电致变色薄膜材料对比度较低，电致变色效率低慢且稳定性不佳，所以通过复合改性制备一种经化学方式复合的聚苯胺电致变色薄膜材料很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有聚苯胺电致变色薄膜制备过程中仅通过物理结合进行制备，聚苯胺电致变色薄膜对比度低，电致变色效率低且稳定性不佳的问题，提供了一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）按质量比1：1：10，将单过硫酸氢钾、过硫酸铵和去离子水搅拌混合，得改性液，按体积比3:2，将苯胺单体滴加至改性液中，得混合液，按体积比1:10，将聚乙烯醇和混合液搅拌混合并加热，保温反应得混合乳液，按质量比1:2，将混合乳液与丙酮混合，离心分离并收集下层沉淀，干燥后碾磨得改性聚苯胺颗粒；（2）按质量比1:12，将钨酸钠与去离子水混合得钨酸钠溶液，按体积比1:8，将盐酸滴加至钨酸钠溶液中，搅拌混合并酸化反应得酸化液；
（3）按质量比1:10，将改性聚苯胺颗粒与酸化液混合，超声分散得涂膜液，将涂膜液置于台式匀胶机中，低速旋涂10～15s后再高速旋涂25～30s，重复旋涂处理3次后煅烧处理，静置冷却，即可制备得一种聚苯胺电致变色薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤（1）所述的苯胺单体滴加时间为105～120min。
3.根据权利要求1所述的一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤（2）所述的盐酸为质量分数15％的盐酸。
4.根据权利要求1所述的一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤（2）所述的酸化反应采用的是强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
5.根据权利要求1所述的一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤（3）所述的低速旋涂速度为50000～60000rpm。
6.根据权利要求1所述的一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤（3）所述的高速旋涂速度为200000～250000rpm。
7.根据权利要求1所述的一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤（3）所述的煅烧温度为280～300℃。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明通过过硫酸铵与单过硫酸氢钾复合制备溶液，由于单过硫酸氢钾自身的独特结构很容易被激发和活化，经水解后产生O、羟基自由基·OH和硫酸根自由基·SO4－，使其对磺化改性并通过过硫酸铵进行氧化，在水相中乳液聚合制备出了水溶性良好的聚苯胺材料，通过单过硫酸氢钾提供质子，在聚苯胺分子链上发生质子化反应，聚苯胺分子链上的电子云将重新排布，使整个分子链带正电，为保持整个分子链的电荷平衡，单过硫酸氢钾的对阴离子将会排列在聚苯胺分子链附近，从而减弱了聚苯胺分子链间的相互作用，促进了聚苯胺的水溶性，使聚苯胺有效分散并钨酸钠溶胶复合，在聚乙烯醇连接作用下，进行聚合反应并形成稳定状态的交联网状结构的复合材料，复合材料中的阴极成分WO3和阳极成分聚苯胺构成一种协同体系，从而形成牢固的化学键提高了复合膜的变色性能电致变色效率，改善薄膜表面，使纳米纤维排列整齐，微孔道均匀，有利于电子和离子的注入和抽出，有利于复合膜的电致变色，同时聚乙烯醇有效提高材料成膜性能，改善薄膜致密性，进一步提高材料稳定性能。
具体实施方式
按质量比1：1：10，将单过硫酸氢钾、过硫酸铵和去离子水混合，在45～50下搅拌10～15min得改性液，随后按体积比3:2，将苯胺单体滴加至改性液中，控制滴加时间为105～120min，待滴加完成后得混合液，按体积比1:10，将聚乙烯醇和混合液搅拌混合并加热升温至78～85℃，保温反应2～3h后得混合乳液，按质量比1:2，将混合乳液与丙酮混合，在3500～4000r/min下离心分离并收集下层沉淀，真空干燥20～24h后碾磨得改性聚苯胺颗粒；按质量比1:12，将钨酸钠与去离子水混合，在室温下搅拌25～30min得钨酸钠溶液，按体积比1:8，将质量分数15％盐酸滴加至钨酸钠溶液中，搅拌混合并经强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂酸化反应得酸化液，随后按质量比1:10，将改性聚苯胺颗粒与酸化液混合，在200～300W下超声分散得涂膜液；将氧化铟锡玻璃表面用丙酮和去离子水分别擦拭3～5次后，自然干燥并将涂膜液置于台式匀胶机中，在转速50000～60000rpm下于氧化铟锡玻璃表面旋涂处理10～15s，随后再在200000～250000rpm下旋涂25～30s，重复旋涂处理3次后，再在280～300℃下保温煅烧2～3h，静置冷却至室温，即可制备得一种聚苯胺电致变色薄膜。
实例1
按质量比1：1：10，将单过硫酸氢钾、过硫酸铵和去离子水混合，在45下搅拌10min得改性液，随后按体积比3:2，将苯胺单体滴加至改性液中，控制滴加时间为105min，待滴加完成后得混合液，按体积比1:10，将聚乙烯醇和混合液搅拌混合并加热升温至78℃，保温反应2h后得混合乳液，按质量比1:2，将混合乳液与丙酮混合，在3500r/min下离心分离并收集下层沉淀，真空干燥20h后碾磨得改性聚苯胺颗粒；按质量比1:12，将钨酸钠与去离子水混合，在室温下搅拌25min得钨酸钠溶液，按体积比1:8，将质量分数15％盐酸滴加至钨酸钠溶液中，搅拌混合并经强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂酸化反应得酸化液，随后按质量比1:10，将改性聚苯胺颗粒与酸化液混合，在200W下超声分散得涂膜液；将氧化铟锡玻璃表面用丙酮和去离子水分别擦拭3次后，自然干燥并将涂膜液置于台式匀胶机中，在转速50000rpm下于氧化铟锡玻璃表面旋涂处理10s，随后再在200000rpm下旋涂25s，重复旋涂处理3次后，再在280℃下保温煅烧2h，静置冷却至室温，即可制备得一种聚苯胺电致变色薄膜。
实例2
按质量比1：1：10，将单过硫酸氢钾、过硫酸铵和去离子水混合，在47下搅拌12min得改性液，随后按体积比3:2，将苯胺单体滴加至改性液中，控制滴加时间为112min，待滴加完成后得混合液，按体积比1:10，将聚乙烯醇和混合液搅拌混合并加热升温至82℃，保温反应3h后得混合乳液，按质量比1:2，将混合乳液与丙酮混合，在3750r/min下离心分离并收集下层沉淀，真空干燥22h后碾磨得改性聚苯胺颗粒；按质量比1:12，将钨酸钠与去离子水混合，在室温下搅拌27min得钨酸钠溶液，按体积比1:8，将质量分数15％盐酸滴加至钨酸钠溶液中，搅拌混合并经强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂酸化反应得酸化液，随后按质量比1:10，将改性聚苯胺颗粒与酸化液混合，在250W下超声分散得涂膜液；将氧化铟锡玻璃表面用丙酮和去离子水分别擦拭4次后，自然干燥并将涂膜液置于台式匀胶机中，在转速55000rpm下于氧化铟锡玻璃表面旋涂处理12s，随后再在225000rpm下旋涂27s，重复旋涂处理3次后，再在290℃下保温煅烧3h，静置冷却至室温，即可制备得一种聚苯胺电致变色薄膜。
实例3
按质量比1：1：10，将单过硫酸氢钾、过硫酸铵和去离子水混合，在50下搅拌15min得改性液，随后按体积比3:2，将苯胺单体滴加至改性液中，控制滴加时间为120min，待滴加完成后得混合液，按体积比1:10，将聚乙烯醇和混合液搅拌混合并加热升温至85℃，保温反应3h后得混合乳液，按质量比1:2，将混合乳液与丙酮混合，在4000r/min下离心分离并收集下层沉淀，真空干燥24h后碾磨得改性聚苯胺颗粒；按质量比1:12，将钨酸钠与去离子水混合，在室温下搅拌30min得钨酸钠溶液，按体积比1:8，将质量分数15％盐酸滴加至钨酸钠溶液中，搅拌混合并经强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂酸化反应得酸化液，随后按质量比1:10，将改性聚苯胺颗粒与酸化液混合，在300W下超声分散得涂膜液；将氧化铟锡玻璃表面用丙酮和去离子水分别擦拭5次后，自然干燥并将涂膜液置于台式匀胶机中，在转速60000rpm下于氧化铟锡玻璃表面旋涂处理15s，随后再在250000rpm下旋涂30s，重复旋涂处理3次后，再在300℃下保温煅烧3h，静置冷却至室温，即可制备得一种聚苯胺电致变色薄膜。
将单纯的聚苯胺材料作为对照组，与实例1,2,3进行对照试验，下表表1为性能对照表：
表1聚苯胺电致变色薄膜性能表征
由上表可知，本发明技术方案中聚苯胺电致变色薄膜稳定性好，电致变色效率高。
Claims (7)
1.一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按质量比1：1：10，将单过硫酸氢钾、过硫酸铵和去离子水搅拌混合，得改性液，按体积比3:2，将苯胺单体滴加至改性液中，得混合液，按体积比1:10，将聚乙烯醇和混合液搅拌混合并加热，保温反应得混合乳液，按质量比1:2，将混合乳液与丙酮混合，离心分离并收集下层沉淀，干燥后碾磨得改性聚苯胺颗粒；（2）按质量比1:12，将钨酸钠与去离子水混合得钨酸钠溶液，按体积比1:8，将盐酸滴加至钨酸钠溶液中，搅拌混合并酸化反应得酸化液；
（3）按质量比1:10，将改性聚苯胺颗粒与酸化液混合，超声分散得涂膜液，将涂膜液置于台式匀胶机中，低速旋涂10～15s后再高速旋涂25～30s，重复旋涂处理3次后煅烧处理，静置冷却，即可制备得一种聚苯胺电致变色薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤（1）所述的苯胺单体滴加时间为105～120min。
3.根据权利要求1所述的一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤（2）所述的盐酸为质量分数15％的盐酸。
4.根据权利要求1所述的一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤（2）所述的酸化反应采用的是强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
5.根据权利要求1所述的一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤（3）所述的低速旋涂速度为50000～60000rpm。
6.根据权利要求1所述的一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤（3）所述的高速旋涂速度为200000～250000rpm。
7.根据权利要求1所述的一种聚苯胺电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤（3）所述的煅烧温度为280～300℃。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110725130A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-01-24 | 上海工程技术大学 | 同轴结构的可电致变色的复合纤维及其制备方法 |
| CN114690500A (zh) * | 2020-12-28 | 2022-07-01 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 二氧化钒基宽光谱电致变色器件及其制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110102362A1 (en) * | 2009-10-05 | 2011-05-05 | Huang-Sheng Fang | Writing and displaying device |
| CN102352109A (zh) * | 2011-07-05 | 2012-02-15 | 浙江大学 | 一种有机-无机复合电致变色薄膜及其制备方法 |
| CN102417608A (zh) * | 2011-08-23 | 2012-04-18 | 陕西科技大学 | 无机电致变色复合膜的制备方法 |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110102362A1 (en) * | 2009-10-05 | 2011-05-05 | Huang-Sheng Fang | Writing and displaying device |
| CN102352109A (zh) * | 2011-07-05 | 2012-02-15 | 浙江大学 | 一种有机-无机复合电致变色薄膜及其制备方法 |
| CN102417608A (zh) * | 2011-08-23 | 2012-04-18 | 陕西科技大学 | 无机电致变色复合膜的制备方法 |
Non-Patent Citations (9)
| Title |
|---|
| 宋海鹏: "复合过硫酸氢钾系列产品在水处理和水产养殖中的应用", 《当代水产》 * |
| 桂阳海: "纳米WO3/聚苯胺复合材料的制备及气敏性能", 《电子元件与材料》 * |
| 肖长发: "《化学纤维概论 第3版》", 30 June 2015, 中国纺织出版社 * |
| 胡桢: "《新型高分子合成与制备工艺》", 31 May 2014, 哈尔滨工业大学出版社 * |
| 西鹏: "《高技术纤维概论 第2版》", 30 November 2015, 中国纺织出版社 * |
| 郑彦清: "聚苯胺/氧化钨复合薄膜的制备与性质", 《材料、结构及工艺》 * |
| 陈迎春: "过硫酸铵的热不稳定性分析", 《消防理论研究》 * |
| 马祥志: "《有机化学 第四版》", 31 July 2014, 中国医药科技出版社 * |
| 黄惠: "《导电聚苯胺基复合阳极材料的制备》", 31 January 2016, 冶金工业出版社 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110725130A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-01-24 | 上海工程技术大学 | 同轴结构的可电致变色的复合纤维及其制备方法 |
| CN110725130B (zh) * | 2019-10-09 | 2021-12-03 | 上海工程技术大学 | 同轴结构的可电致变色的复合纤维及其制备方法 |
| CN114690500A (zh) * | 2020-12-28 | 2022-07-01 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 二氧化钒基宽光谱电致变色器件及其制备方法和应用 |
| CN114690500B (zh) * | 2020-12-28 | 2023-10-13 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 二氧化钒基宽光谱电致变色器件及其制备方法和应用 |
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