CN108957895B - 酸碱响应性电致变色薄膜、其制备方法和应用以及电致变色器件 - Google Patents

酸碱响应性电致变色薄膜、其制备方法和应用以及电致变色器件 Download PDF

Info

Publication number
CN108957895B
CN108957895B CN201810659625.7A CN201810659625A CN108957895B CN 108957895 B CN108957895 B CN 108957895B CN 201810659625 A CN201810659625 A CN 201810659625A CN 108957895 B CN108957895 B CN 108957895B
Authority
CN
China
Prior art keywords
acid
electrochromic
responsive
parts
base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810659625.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108957895A (zh
Inventor
张宇模
张蔚然
张晓安
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Caicheng Technology Co ltd
Original Assignee
Changzhou Yishi Photoelectric Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou Yishi Photoelectric Technology Co ltd filed Critical Changzhou Yishi Photoelectric Technology Co ltd
Priority to CN201810659625.7A priority Critical patent/CN108957895B/zh
Publication of CN108957895A publication Critical patent/CN108957895A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108957895B publication Critical patent/CN108957895B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/1514—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material
    • G02F1/1523—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material comprising inorganic material
    • G02F1/1525—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material comprising inorganic material characterised by a particular ion transporting layer, e.g. electrolyte
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C08J7/0427—Coating with only one layer of a composition containing a polymer binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
    • C08J2333/06—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing only carbon, hydrogen, and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C08J2333/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • C08J2333/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2433/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2433/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
    • C08J2433/06—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing only carbon, hydrogen, and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C08J2433/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • C08J2433/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

本发明提供了一种酸碱响应性电致变色薄膜、其制备方法和应用以及电致变色器件，所述酸碱响应性电致变色薄膜包括电致变色层，所述电致变色层按重量份数包括如下组分：聚甲基丙烯酸甲酯30‑50重量份；酸响应染料8‑20重量份；碱响应染料8‑20重量份；增塑剂15‑30重量份；电解质10‑25重量份；其中，所述酸响应染料为电致酸和酸响应材料的组合，所述碱响应染料为电致碱和碱响应材料的组合。本发明提供的酸碱响应性电致变色薄膜可以在外加电场的作用会发生稳定、可逆的颜色变化，具有电致变色性能。

Description

酸碱响应性电致变色薄膜、其制备方法和应用以及电致变色 器件
技术领域
本发明属于显示技术领域，涉及一种酸碱响应性电致变色薄膜、其制备方法和应用以及电致变色器件。
背景技术
电致变色是材料的光学属性，指在外电场或电流作用下发生稳定、可逆的色彩变化，直观地表现为材料的颜色和透明度发生可逆变化的过程。从20世纪60年代国外学者Plant首次提出电致变色概念以来，电致变色现象引起了广泛地关注。利用这种电致变色现象可制备出电致变色器件。电致变色器件具有视角宽、驱动电压低、无功耗记忆等独特的优点，同此在灵敏窗、显示器及汽车等的后视镜等有着极为广泛的用途。电致变色材料可以分为无机和有机两类，无机电致变色材料有三氧化钨、普鲁士蓝等，有机电致变色染料又分为有机小分子和高分子两类，其中小分子有紫精、酞菁等，高分子包括聚苯胺类、聚噻吩类等。
目前电致变色薄膜多数以ITO玻璃为导电基板，组装方法大致可分为两类，一种方法是将电致变色薄膜通过物理或化学方法沉积在导电基板表面，这种方法制作成本较高，获得大尺寸均一电致变色薄膜的难度较大；另一种方法是将电致变色材料溶解在凝胶或液体电解液中，灌装到两片导电基板中间，这种技术虽然制作成本降低，但是难以生产大尺寸、特殊形状的变色薄膜。CN101412588A公开了一种阴极电致变色薄膜和电致变色玻璃的制备方法，以H2WO4粉末或Ni(NO3)粉末为原料，采用柠檬酸络合-聚合液相化学法、浸渍涂覆工艺或旋涂涂覆工艺在ITO玻璃基板上获得溶胶薄膜，经干燥聚合、低温热处理得到阴极电致变色薄膜，制备方法复杂，电致变色响应时间较长并且耗能较多；“电致酸/碱理论及其在有机电致变色材料中的应用”中提到采用对苯二酚为电致碱，新型噁唑啉分子FXF作为酸碱响应变色指示剂制备了电致变色器件，电致变色器件响应时间短，但是器件的稳定性较差。
目前，全球每年的电子显示耗能巨大，年耗电量超过3.5兆度电，接近全球耗电总量的19％，相当于70个长江三峡的年发电总量；并且传统的电子显示屏幕因色彩闪烁和背景光亮刺激，会对人眼造成不可逆转的伤害。
目前需要一种低能耗、电致变色响应时间短且制备方法简单的电致变色薄膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酸碱响应性电致变色薄膜、其制备方法和应用以及电致变色器件。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种酸碱响应性电致变色薄膜，所述酸碱响应性电致变色薄膜包括电致变色层，所述电致变色层按重量份数包括如下组分：
Figure GDA0003014291860000021
其中，所述酸响应染料为电致酸和酸响应材料的组合，所述碱响应染料为电致碱和碱响应材料的组合。
本发明提供的电致变色薄膜包括电致变色层，而电致变色层的制备原料中包括酸、碱响应染料，在施加正电压后，电致酸发生氧化(还原)反应释放出质子，酸响应材料与质子结合，发生颜色的变化，并且当电压撤去之后这种状态仍可以持续一段时间，当施加反向电压时，电致酸发生还原(氧化)反应夺取质子，酸响应材料的颜色恢复至初始状态；当施加的电压为负电压时，电致碱发生还原(氧化)反应夺取碱响应材料上的质子，使碱响应材料发生变色，并且当电压撤去之后这种状态仍可以持续一段时间，施加反向电压后，电致碱发生氧化(还原)反应释放出质子，碱响应材料与质子结合，其颜色恢复至初始状态。本发明提供的电致变色薄膜包括电致变色层，可以在外加电场的作用会发生稳定、可逆的颜色变化，具有电致变色性能，被电压刺激后，可以在不消耗能量的前提下，持续的显示信息，因此具有能耗低的特点。
在本发明中，所述聚甲基丙烯酸甲酯的重量份数为30-50重量份，例如32重量份、35重量份、40重量份、42重量份、45重量份、47重量份等。
在本发明中，所述酸响应染料的重量份数为8-20重量份，例如10重量份、12重量份、14重量份、16重量份、18重量份等。
在本发明中，所述碱响应染料的重量份数为8-20重量份，例如10重量份、12重量份、14重量份、16重量份、18重量份等。
在本发明中，所述增塑剂的重量份数为15-30重量份，例如16重量份、18重量份、20重量份、22重量份、24重量份、25重量份、26重量份、28重量份、29重量份等。
在本发明中，所述电解质的重量份数为10-25重量份，例如12重量份、13重量份、15重量份、17重量份、19重量份、20重量份、22重量份、24重量份等。
优选地，所述电致碱为对苯醌类衍生物和/或蒽醌类衍生物，优选二甲基胺基取代的苯醌、苯基取代的苯醌、咪唑基苯醌、蒽醌、二甲氧基蒽醌和二乙氧基蒽醌中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述碱响应材料为荧烷类衍生物和/或酚酞类指示剂，进一步优选荧光素、溴百里香酚蓝、酚酞和溴甲酚绿中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述电致碱与碱响应材料的质量比为1:(0.2-5)，例如1:0.5、1:1、1:2、1:3、1:4等。
优选地，所述电致酸为对苯二胺衍生物、对苯二酚和芳香胺取代的脲类衍生物中的任意一种或至少两种的组合，优选N-取代的对苯二胺衍生物和/或芳香胺取代的脲类衍生物。
优选地，所述酸响应材料为荧烷类衍生物，优选罗丹明类衍生物、热敏绿和热敏黑中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选螺内酰胺形式的罗丹明衍生物和/或热敏黑的衍生物。
优选地，所述电致酸与酸响应材料的质量比为1:(2-4)，例如1:2.5、1:3、1:3.5等。
本发明选用的酸、碱响应染料相比于现有技术，具有更高的溶解性，并且增强了电致酸、电致碱的酸、碱性，酸、碱性的增加可以使酸、碱响应材料更容易显色，从而提高了电致变色薄膜的电致变色性能。
优选地，所述电致酸和电致碱的质量比为1:(1.1-1.5)，例如1:1.2、1:1.3、1:1.4等。
当本发明的电致酸和电致碱的质量比在1:(1.1-1.5)时，电致变色薄膜电致变色响应时间更短，颜色稳定性更佳。
优选地，在所述电致变色层一侧依次设置导电层和离子存储层。
优选地，所述电致变色层的厚度为1-500μm，例如50μm、100μm、150μm、200μm、300μm、400μm、450μm等。
优选地，所述导电层按重量份数包括如下组分：
聚甲基丙烯酸甲酯 40-60重量份；
增塑剂 25-40重量份；
电解质 15-25重量份。
在本发明中，所述聚甲基丙烯酸甲酯的重量份数为40-60重量份，例如45重量份、50重量份、55重量份等。
在本发明中，所述增塑剂的重量份数为25-40重量份，例如30重量份、35等。
在本发明中，所述电解质的重量份数为15-25重量份，例如17重量份、20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份等。
优选地，所述离子存储层按重量份数包括如下组分：
Figure GDA0003014291860000051
在离子存储层加入具有电化学活性的电致酸和电致碱，可以使远离电致变色层一侧更容易发生氧化还原反应，当电致变色薄膜两侧封装电极得到电致变色器件后，施加电压后，在电致变色层发生氧化(或还原)反应的同时，远离电致变色层一侧的离子存储层上可以发生还原(或氧化)反应，这样可以减小器件的工作电压，减小副反应的发生，从而可以增加器件的稳定性，并且电致变色响应速度也有所提升。
在本发明中，所述聚甲基丙烯酸甲酯的重量份数为40-60重量份，例如45重量份、50重量份、55重量份等。
在本发明中，所述增塑剂的重量份数为10-40重量份，例如15重量份、20重量份、25重量份、30重量份、35重量份等。
在本发明中，所述电解质的重量份数为10-25重量份，例如12重量份、15重量份、17重量份、19重量份、20重量份、22重量份等。
在本发明中，所述电致酸的重量份数为5-20重量份，例如7重量份、10重量份、15重量份、17重量份、18重量份、19重量份等。
在本发明中，所述电致碱的重量份数为5-20重量份，例如7重量份、10重量份、15重量份、17重量份、18重量份、19重量份等。
优选地，所述增塑剂包括碳酸乙烯酯和/或碳酸丙烯酯。
优选地，所述电解质包括四丁基六氟磷酸铵、高氯酸锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供了如第一方面所述的酸碱响应性电致变色薄膜的制备方法，所述酸碱响应性电致变色薄膜包括电致变色层，所述电致变色层的制备方法包括如下步骤：
将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、酸响应染料、碱响应染料、增塑剂和电解质混合均匀，涂装成膜。
在本发明中，所述涂装成膜意指将溶液进行处理得到薄膜，无论是喷涂、滴涂、旋涂、刮涂等可以将溶液变成薄膜的技术手段都可以采用，并且，本领域技术人员均知，在涂装成膜的过程中，是将溶液涂装在任意可以涂装的基板上成膜。
优选地，所述制备方法包括如下步骤：
(A)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂、电解质、电致酸和电致碱混合均匀，涂装成膜，得到离子存储层；
(B)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(A)得到的离子存储层上涂装成膜，得到离子存储层-导电层；
(C)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、酸响应染料、碱响应染料、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(B)得到的导电层上涂装成膜，得到所述酸碱响应性电致变色薄膜。
第三方面，本发明提供了一种电致变色器件，所述电致变色器件包括第一方面所述的酸碱响应性电致变色薄膜。
优选地，所述电致变色器件由第一方面所述的酸碱响应性电致变色薄膜以及位于电致变色薄膜两侧的导电基板组成。
优选地，所述导电基板为ITO导电玻璃。
优选地，所述电致变色器件的制备方法包括如下步骤：在ITO导电玻璃上依次将离子存储层、导电层和电致变色层涂装成膜，然后封装另一个ITO导电玻璃，得到所述电致变色器件。
第四方面，本发明提供了如第一方面所述的酸碱响应性电致变色薄膜在电子显示屏幕中的应用。
利用本发明提供的电致变色薄膜得到的电子显示屏幕不需持续供电即可实现电致变色，并且电致变色的响应时间短，可节省电力资源。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的酸碱响应性电致变色薄膜可以在外加电场的作用会发生稳定、可逆的颜色变化，具有电致变色性能；
(2)本发明提供的酸碱响应性电致变色薄膜在施加正负电压下均可发生电致变色，且电致变色响应时间短，在施加1.0V电压后在0.15s以内即可发生电致变色，并且颜色稳定时间可达500s以上，施加-1.5V电压后在0.25s以内即可发生电致变色，并且颜色稳定时间可达600s以上；
(3)本发明提供的制备方法简单易行，只需简单混合、涂装成膜就可以得到酸碱响应性电致变色薄膜，无需通过物理或化学方法沉积等方法；
(4)本发明提供的酸碱响应性电致变色薄膜不需要持续供电即可实现电致变色，利用本发明提供的酸碱响应性电致变色薄膜得到的电子显示屏幕可节省大量的电力资源。
附图说明
图1是制备例提供的电致变色薄膜的结构示意图。
其中，101-离子存储层；102-导电层；103-电致变色层。
图2是实施例提供的电致变色器件的结构示意图。
其中，201-离子存储层；202-导电层；203-电致变色层；204-ITO电极。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
制备例1
图1为本实施例提供的酸碱响应性电致变色薄膜的结构示意图，其中，由下到上包括离子存储层101、导电层102和电致变色层103，其中，电致变色层的厚度为20μm。
其中，电致变色层按重量份数包括如下组分：
Figure GDA0003014291860000091
导电层按重量份数包括如下组分：
聚甲基丙烯酸甲酯 50重量份；
增塑剂 35重量份；
电解质 20重量份。
离子存储层按重量份数包括如下组分：
Figure GDA0003014291860000092
酸响应染料为芳香胺取代的脲类衍生物和罗丹明衍生物按质量比1:2组成的混合物；碱响应染料为蒽醌类衍生物和溴甲酚绿按质量比为1:3组成的混合物；增塑剂为碳酸乙烯酯；电解质为高氯酸锂。
在离子存储层，电致酸为芳香胺取代的脲类衍生物，电致碱为蒽醌类衍生物。
制备方法包括如下步骤：
(1)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂、电解质、电致酸和电致碱混合均匀，涂装成膜，得到离子存储层；
(2)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(1)得到的离子存储层上涂装成膜，得到离子存储层-导电层；
(3)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、碱响应染料、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(2)得到的导电层上涂装成膜，得到碱响应性电致变色薄膜。
制备例2
一种碱响应性电致变色薄膜，从下到上依次为离子存储层、导电层和电致变色层。
其中，电致变色层按重量份数包括如下组分：
Figure GDA0003014291860000101
导电层按重量份数包括如下组分：
聚甲基丙烯酸甲酯 60重量份；
增塑剂 　 　40重量份；
电解质 25重量份。
离子存储层按重量份数包括如下组分：
Figure GDA0003014291860000102
Figure GDA0003014291860000111
酸响应染料为；碱响应染料为蒽醌类衍生物和溴甲酚绿按质量比为1:2.5组成的混合物；增塑剂为碳酸丙烯酯；电解质为双三氟甲磺酰亚胺锂。
在离子存储层中，电致酸为N-取代的对苯二胺衍生物，电致碱为对苯醌类衍生物。
制备方法包括如下步骤：
(1)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂、电解质、电致酸和电致碱混合均匀，涂装成膜，得到离子存储层；
(2)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(1)得到的离子存储层上涂装成膜，得到离子存储层-导电层；
(3)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、碱响应染料、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(2)得到的导电层上涂装成膜，得到碱响应性电致变色薄膜。
制备例3
一种碱响应性电致变色薄膜，从下到上依次为离子存储层、导电层和电致变色层。
其中，电致变色层按重量份数包括如下组分：
Figure GDA0003014291860000112
导电层按重量份数包括如下组分：
聚甲基丙烯酸甲酯 40重量份；
增塑剂 　 25重量份；
电解质 15重量份。
离子存储层按重量份数包括如下组分：
Figure GDA0003014291860000121
酸响应染料为；碱响应染料为蒽醌类衍生物和溴甲酚绿按质量比为1:4组成的混合物；增塑剂为碳酸乙烯酯；电解质为高氯酸锂。
在离子存储层中，电致酸为N-取代的对苯二胺衍生物，电致碱为对苯醌类衍生物。
制备方法包括如下步骤：
(1)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂、电解质、电致酸和电致碱混合均匀，涂装成膜，得到离子存储层；
(2)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(1)得到的离子存储层上涂装成膜，得到离子存储层-导电层；
(3)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、酸响应染料、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(2)得到的导电层上涂装成膜，得到碱响应性电致变色薄膜。
制备例4
一种碱响应性电致变色薄膜，从下到上依次为离子存储层、导电层和电致变色层。
其中，电致变色层按重量份数包括如下组分：
Figure GDA0003014291860000131
导电层按重量份数包括如下组分：
聚甲基丙烯酸甲酯 55重量份；
增塑剂 30重量份；
电解质 22重量份。
离子存储层按重量份数包括如下组分：
Figure GDA0003014291860000132
酸响应染料为；碱响应染料为蒽醌类衍生物和溴甲酚绿按质量比为1:2组成的混合物；增塑剂为碳酸丙烯酯；电解质为1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐。
在离子存储层中，电致酸为芳香胺取代的脲类衍生物，电致碱为蒽醌类衍生物。
制备方法包括如下步骤：
(1)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂、电解质、电致酸和电致碱混合均匀，涂装成膜，得到离子存储层；
(2)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(1)得到的离子存储层上涂装成膜，得到离子存储层-导电层；
(3)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、碱响应染料、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(2)得到的导电层上涂装成膜，得到碱响应性电致变色薄膜。
制备例5
一种碱响应性电致变色薄膜，从下到上依次为离子存储层、导电层和电致变色层。
其中，电致变色层按重量份数包括如下组分：
Figure GDA0003014291860000141
导电层按重量份数包括如下组分：
聚甲基丙烯酸甲酯 45重量份；
增塑剂 25重量份；
电解质 18重量份。
离子存储层按重量份数包括如下组分：
Figure GDA0003014291860000142
Figure GDA0003014291860000151
酸响应染料为；碱响应染料为蒽醌类衍生物和溴甲酚绿按质量比为1:3组成的混合物；增塑剂为碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯；电解质为1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
在离子存储层中，电致酸为N-取代的对苯二胺衍生物，电致碱为对苯醌类衍生物。
制备方法包括如下步骤：
(1)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂、电解质、电致酸和电致碱混合均匀，涂装成膜，得到离子存储层；
(2)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(1)得到的离子存储层上涂装成膜，得到离子存储层-导电层；
(3)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、碱响应染料、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(2)得到的导电层上涂装成膜，得到碱响应性电致变色薄膜。
对比制备例1
与制备例1的区别仅在于，在电致变色层中，酸响应染料为1-(4-(二甲基氨基)苯基)-3-(对甲苯基)脲(Urea-N)与罗丹明衍生物3',6'-双(二乙基氨基)-3-氧代螺[异吲哚啉-1,9'-ant吨]-2-基酯(Rh-M)的组合。
对比制备例2-4
与制备例1的区别仅在于，在离子存储层中，不包括电致酸(对比制备例2)、不包括电致碱(对比制备例3)、不包括电致酸和电致碱(对比制备例4)。
实施例1-5
一种电致变色器件，由制备例1-5中提供的任意一个酸碱响应性电致变色薄膜以及位于电致变色薄膜两侧的ITO导电玻璃组成。
其中，图2为电致变色器件的结构示意图，由下到上包括ITO电极204、离子存储层201、导电层202、电致变色层203和ITO电极204。
制备方法包括如下步骤：在制备例1-5中提供的任意一个酸碱响应性电致变色薄膜两侧封装ITO导电玻璃，得到电致变色器件。
对比例1-4
一种电致变色器件，由对比制备例1-4中提供的任意一个酸碱响应性电致变色薄膜以及位于电致变色薄膜两侧的ITO导电玻璃组成。
制备方法包括如下步骤：在对比制备例1-4中提供的任意一个酸碱响应性电致变色薄膜两侧封装ITO导电玻璃，得到电致变色器件。
性能测试
对实施例1-5和对比例1-4提供的电致变色器件进行性能测试：
(1)对电致变色器件施加1.0V电压，记录由颜色变化时施加电压的时间以及颜色持续时间；
(2)对电致变色器件施加-1.5V电压，记录由颜色变化时施加电压的时间；
对实施例1-5和对比例1-4提供的电致变色器件的测试结果见表1；
(3)使用紫外可见光谱与电化学连用的测试方法：对电致变色器件施加1.0V电压，使用紫外可见分光光度仪测量其吸光度值发生一定变化时施加电压的时间，并记录吸光度保持时间；
(4)使用紫外可见光谱与电化学连用的测试方法：对电致变色器件施加-1.5V电压，使用紫外可见分光光度仪测量其吸光度值发生一定变化时施加电压的时间，并记录吸光度保持时间；
对实施例1-5和对比例1-4提供的电致变色器件的测试结果见表2；
表1
Figure GDA0003014291860000171
由实施例和对比例的对比可知，本发明提供的酸碱响应性电致变色薄膜在施加正负电压下均可发生电致变色，且电致变色响应时间较短，颜色稳定性较好，其中，在施加1.0V电压后在0.15s以内即可发生电致变色，并且颜色稳定时间可达500s以上，施加-1.5V电压后在0.25s以内即可发生电致变色，并且颜色稳定时间可达600s以上；由实施例1-3和实施例4-5的对比可知，当电致酸和电致碱的质量比为1:(1.1-1.5)时，本发明提供的酸碱响应性电致变色薄膜电致变色响应时间更短，颜色稳定性更好，其中，在施加1.0V电压后在0.12s以内即可发生电致变色，并且颜色稳定时间可达800s以上，施加-1.5V电压后在0.12s以内即可发生电致变色，并且颜色稳定时间可达800s以上。
表2
Figure GDA0003014291860000181
表2为通过紫外可见分光光度计检测到吸光度变化时所施加的电压的时间及吸光度保持时间。由实施例和对比例可知，本发明提供的酸碱响应性电致变色薄膜在施加正负电压后，吸光度发生变化用时较短，并且吸光度保持时间长，其中，在施加1.0V电压后在40ms以内吸光度就会发生变化，并且吸光度保持时间可达500s以上，施加-1.5V电压后在90ms以内吸光度就会发生变化，并且吸光度保持时间可达250s以上；由实施例1-3和实施例4-5的对比可知，当电致酸和电致碱的质量比为1:(1.1-1.5)时，本发明提供的酸碱响应性电致变色薄膜吸光度发生变化用时更短，并且吸光度保持时间更长，其中，在施加1.0V电压后在25ms以内吸光度就会发生变化，并且吸光度保持时间可达800s以上，施加-1.5V电压后在50ms以内即可发生电致变色，并且吸光度保持时间可达400s以上。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的酸碱响应性电致变色薄膜、其制备方法和应用以及电致变色器件，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (23)

1.一种酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述酸碱响应性电致变色薄膜包括电致变色层，所述电致变色层按重量份数包括如下组分：
Figure FDA0003028719890000011
其中，所述酸响应染料为电致酸和酸响应材料的组合，所述碱响应染料为电致碱和碱响应材料的组合；所述碱响应材料为溴百里香酚蓝、酚酞或溴甲酚绿中的任意一种或至少两种的组合，所述电致碱与碱响应材料的质量比为1:(1-5)。
2.根据权利要求1所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述电致碱为对苯醌类衍生物和/或蒽醌类衍生物。
3.根据权利要求2所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述电致碱为二甲基胺基取代的苯醌、苯基取代的苯醌、咪唑基苯醌、蒽醌、二甲氧基蒽醌和二乙氧基蒽醌中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述电致酸为对苯二胺衍生物、对苯二酚和芳香胺取代的脲类衍生物中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求4所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述电致酸为N-取代的对苯二胺衍生物和/或芳香胺取代的脲类衍生物。
6.根据权利要求1所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述酸响应材料为荧烷类衍生物。
7.根据权利要求6所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述酸响应材料为罗丹明类衍生物、热敏绿和热敏黑中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求6所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述酸响应材料为螺内酰胺形式的罗丹明衍生物和/或热敏黑的衍生物。
9.根据权利要求1所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述电致酸与酸响应材料的质量比为1:(2-4)。
10.根据权利要求1所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述电致酸和电致碱的质量比为1:(1.1-1.5)。
11.根据权利要求1所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，在所述电致变色层一侧依次设置导电层和离子存储层。
12.根据权利要求1所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述电致变色层的厚度为1-500μm。
13.根据权利要求11所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述导电层按重量份数包括如下组分：
聚甲基丙烯酸甲酯 40-60重量份；
增塑剂 25-40重量份；
电解质 15-25重量份。
14.根据权利要求11所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述离子存储层按重量份数包括如下组分：
Figure FDA0003028719890000021
Figure FDA0003028719890000031
15.根据权利要求1-14中的任一项所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述增塑剂包括碳酸乙烯酯和/或碳酸丙烯酯。
16.根据权利要求1-14中的任一项所述的酸碱响应性电致变色薄膜，其特征在于，所述电解质包括四丁基六氟磷酸铵、高氯酸锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的任意一种或至少两种的组合。
17.根据权利要求1-16中的任一项所述的酸碱响应性电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述酸碱响应性电致变色薄膜包括电致变色层，所述电致变色层的制备方法包括如下步骤：
将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、酸响应染料、碱响应染料、增塑剂和电解质混合均匀，涂装成膜。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述酸碱响应性电致变色薄膜的制备方法包括如下步骤：
(A)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂、电解质、电致酸和电致碱混合均匀，涂装成膜，得到离子存储层；
(B)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(A)得到的离子存储层上涂装成膜，得到离子存储层-导电层；
(C)将配方量的聚甲基丙烯酸甲酯、酸响应染料、碱响应染料、增塑剂和电解质混合均匀，在步骤(B)得到的导电层上涂装成膜，得到所述酸碱响应性电致变色薄膜。
19.一种电致变色器件，其特征在于，所述电致变色器件包括权利要求1-16中的任一项所述的酸碱响应性电致变色薄膜。
20.根据权利要求19所述的电致变色器件，其特征在于，所述电致变色器件由权利要求1-16中的任一项所述的酸碱响应性电致变色薄膜以及位于电致变色薄膜两侧的导电基板组成。
21.根据权利要求20所述的电致变色器件，其特征在于，所述导电基板为ITO导电玻璃。
22.根据权利要求21所述的电致变色器件，其特征在于，所述电致变色器件的制备方法包括如下步骤：在ITO导电玻璃上依次将离子存储层、导电层和电致变色层涂装成膜，然后封装另一个ITO导电玻璃，得到所述电致变色器件。
23.根据权利要求1-16中的任一项所述的酸碱响应性电致变色薄膜在电子显示屏幕中的应用。
CN201810659625.7A 2018-06-25 2018-06-25 酸碱响应性电致变色薄膜、其制备方法和应用以及电致变色器件 Active CN108957895B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810659625.7A CN108957895B (zh) 2018-06-25 2018-06-25 酸碱响应性电致变色薄膜、其制备方法和应用以及电致变色器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810659625.7A CN108957895B (zh) 2018-06-25 2018-06-25 酸碱响应性电致变色薄膜、其制备方法和应用以及电致变色器件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108957895A CN108957895A (zh) 2018-12-07
CN108957895B true CN108957895B (zh) 2021-06-11

Family

ID=64486308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810659625.7A Active CN108957895B (zh) 2018-06-25 2018-06-25 酸碱响应性电致变色薄膜、其制备方法和应用以及电致变色器件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108957895B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113238423B (zh) * 2020-01-22 2022-12-02 青岛凯欧斯光电科技有限公司 离子传输纳米复合膜、包含所述复合膜的电致变色玻璃及其制备方法
CN113238422B (zh) * 2020-01-22 2022-12-02 青岛凯欧斯光电科技有限公司 离子传输复合膜、包含所述复合膜的电致变色玻璃及其制备方法
CN111505880B (zh) * 2020-05-25 2023-05-30 哈尔滨工程大学 一种热响应电解质材料及其制备方法和应用
CN113376916B (zh) * 2021-06-25 2022-05-31 绍兴迪飞新材料有限公司 一种智能动态调光膜及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104518150A (zh) * 2013-09-28 2015-04-15 海洋王照明科技股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法
CN106117215A (zh) * 2016-07-11 2016-11-16 复旦大学 一类含有二吡咯酮并苯的电致变色材料及其制备方法和应用
JP2017198966A (ja) * 2016-04-22 2017-11-02 株式会社リコー エレクトロクロミック素子
JP2018021113A (ja) * 2016-08-02 2018-02-08 国立研究開発法人産業技術総合研究所 エレクトロクロミック材料、これを用いた色可変電極及び素子

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6011399B2 (ja) * 2013-03-14 2016-10-19 株式会社リコー エレクトロクロミック表示素子及び画像表示装置
CN105838350A (zh) * 2016-04-16 2016-08-10 吉林大学 一类电致变色复合材料及制备电致变色器件

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104518150A (zh) * 2013-09-28 2015-04-15 海洋王照明科技股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法
JP2017198966A (ja) * 2016-04-22 2017-11-02 株式会社リコー エレクトロクロミック素子
CN106117215A (zh) * 2016-07-11 2016-11-16 复旦大学 一类含有二吡咯酮并苯的电致变色材料及其制备方法和应用
JP2018021113A (ja) * 2016-08-02 2018-02-08 国立研究開発法人産業技術総合研究所 エレクトロクロミック材料、これを用いた色可変電極及び素子

Also Published As

Publication number Publication date
CN108957895A (zh) 2018-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108873537B (zh) 一种电致变色薄膜、其制备方法和应用以及电致变色器件
CN108957895B (zh) 酸碱响应性电致变色薄膜、其制备方法和应用以及电致变色器件
CN108873538B (zh) 一种碱响应性电致变色薄膜及其制备方法和应用
Lu et al. Fabricating conducting polymer electrochromic devices using ionic liquids
CN108051970B (zh) 一种MOFs基多彩电致变色智能显示器件的制备方法
Corradini et al. Ito as counter-electrode in a polymer based electrochromic device
CN101418214B (zh) 一种电致变色材料及其制备方法
CN105372896B (zh) 基于导电聚合物的固体电解质电致变色柔性器件的制备方法
Li et al. Durability-reinforced electrochromic device based on surface-confined Ti-doped V2O5 and solution-phase viologen
Ma et al. All-in-one multicolor electrochromic devices on the basis of benzene-centered 1, 3, 5-tris (4-pyridylium) bromides
Chen et al. A complementary electrochromic device based on Prussian blue and poly (ProDOT-Et2) with high contrast and high coloration efficiency
Mastragostino Electrochromic devices
Hagfeldt et al. Nanostructured TiO2 semiconductor electrodes modified with surface-attached viologens: applications for displays and smart windows
Zhang et al. Visible and infrared electrochromism of bis (2-(2-(2-hydroxyethoxy) ethoxy) ethyl) viologen with sodium carboxymethyl chitosan-based hydrogel electrolytes
Zeng et al. Transparent-to-black electrochromic smart windows based on N, N, N′, N′-Tetraphenylbenzidine derivatives and tungsten trioxide with high adjustment ability for visible and near-infrared light
Wang et al. 3-Methoxypropionitrile-Based Novel Electrolytes for High-Power Li-Ion Batteries with Nanocrystalline Li4Ti5 O 12 Anode
Panero et al. Electrochromic windows based on polyaniline, tungsten oxide and gel electrolytes
Hočevar et al. Solid electrolyte containing a colorless redox couple for electrochromic device
KR102038495B1 (ko) 전기 변색 화합물, 전기 변색 소자, 및 이의 구동 방법
Qian et al. High-contrast energy-efficient flexible electrochromic devices based on viologen derivatives and their application in smart windows and electrochromic displayers
Meng Organic Electronics for Electrochromic Materials and Devices
CN111399260A (zh) 一种光学性质可智能调节的电解质及电化学器件
Hua et al. An O-carborane derivative of perylene bisimide-based thin film displaying both electrochromic and electrofluorochromic properties
Wang et al. Flexible Composite Electrochromic Device with Long-Term Bistability Based on a Viologen Derivative and Prussian Blue
TWI551574B (zh) 有機化合物、光調變組成物、與光調變裝置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210929

Address after: 201508 room 1005, 10th floor, No. 1000, Tingwei Road, Jinshan District, Shanghai

Patentee after: Shanghai Dingyi Material Technology Co.,Ltd.

Address before: 213000 Changyang Road, West Taihu Science and Technology Industrial Park, Wujin District, Changzhou City, Jiangsu Province

Patentee before: CHANGZHOU YISHI PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240301

Address after: 314000 No. 790 Huayan Road, Jiaxing Economic and Technological Development Zone, Zhejiang Province

Patentee after: Zhejiang Caicheng Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 201508 room 1005, 10th floor, No. 1000, Tingwei Road, Jinshan District, Shanghai

Patentee before: Shanghai Dingyi Material Technology Co.,Ltd.

Country or region before: China