CN1706908A - 作为电致变色材料的化合物以及电致变色组件 - Google Patents

Abstract

一种作为电致变色材料的化合物，该化合物具有下列式(I)所示的结构：该化合物具有还原变色的功能，特别适合作为电致变色材料的还原变色材料。使用这种化合物作为电致变色材料的还原变色材料时，在未添加紫外线吸收剂的情况下，可避免电致变色材料因紫外线的照射而遭到的破坏，可使所形成的电致变色组件维持优异的防眩效果；而该电致变色组件包括第一透明基材与第二透明基材，第一与第二透明基材的至少一种是在彼此面对侧形成有导电薄膜，第一与第二透明基材之间配置有电致变色材料，其中该电致变色材料包括式(I)所示的化合物，进而可借其功效用于制作汽车使用的自动防眩后视镜及自动遮光板。

Description

作为电致变色材料的化合物以及电致变色组件

技术领域

本发明是关于一种作为电致变色材料的化合物以及电致变色组件，特别是一种具有还原变色功能作为电致变色材料的化合物，以及运用该化合物所制成的电致变色组件。

背景技术

电致色变现象是指材料伴随电子转移所导致的可逆颜色变化。通过输入的信号(例如施加电压)，电致色变组件能连续地改变透明度。由于电致变色组件具有受电压影响而改变反射率及穿透率的特性，常用于制作汽车的后视镜、变色太阳眼镜、天窗、遮阳板等商品，特别是用于制作汽车的自动防眩后视镜及自动遮光板。

在夜间驾车时，驾驶者在黑暗的环境中，眼睛瞳孔如同照相机的快门，处于张开的状态，以便提供给视神经较多的光信号。在这种状态下，驾驶者的眼睛对于突然出现的亮光，会产生极端敏感的反应。通常，汽车后视镜反射来自超车或后面车辆的车前灯光及前面来车的头灯灯光，会使驾驶者产生视觉晕眩的情况，从而导致驾驶者的视觉能力瞬间急速减低，因此增加了驾驶者对于前方障碍的反应时间。所有的夜间驾驶者，不论性别、年龄或是眼睛颜色，均受此效应的影响。为克服此问题，发展出一种具有抗眩功能的后视镜及遮光板。

这种后视镜及遮光板即是利用电致变色组件具有受电压影响而改变反射率及穿透率的特性，在夜间驾车时，通过施加电压而使其变暗，降低后视镜反射的来自超车或后面车辆的车前灯光及前面来车的车前灯光而导致的驾驶者视觉晕眩情形。

在日间驾车时，驾驶者对于反射或直射的眩光，除了感觉不适外，会让眼睛瞳孔处于最小状态，以便阻挡过强的光线。在这种状况下，当驾驶者从有阳光反射或直射光线的环境中进入隧道或是周围环境光线昏暗不足的地方，驾驶者眼睛的瞳孔无法实时放大以便提供视给觉神经较多的光信号，让驾驶者的视觉能力在瞬间急速降低，因而增加了驾驶者对于前方障碍变成可见时的反应时间。所有的夜间驾驶者，不论性别、年龄或是眼睛颜色，均受此效应的影响。为克服此问题，发展出一种具有抗眩光功能的遮光板。

这种遮光板即是利用电致变色组件具有受电压影响而改变反射率及穿透率的特性，在日间驾车时，通过施加电压使其变暗，降低反射或直接射入驾驶者眼睛的光线，以改善驾驶者视觉晕眩的情形。

目前，在这种电致变色组件中，多半是使用甲基威乐晶(methylviologen)、庚基威乐晶(heptyl viologen)、苯基威乐晶(phenyl viologen)、以及苯甲基威乐晶(benzyl viologen)等化合物配制电致变色溶液，再用作为电致变色组件的变色材料。然而，这种电致变色组件通常对于光线相当敏感，特别是紫外光，用于制作长时间受到紫外光曝晒的汽车后视镜则效果不好。因此，需要额外添加紫外线吸收剂，避免变色材料受到紫外线的高能量照射遭到破坏。

现今所使用的紫外线吸收剂大多属于有机化合物，在相关波长范围内具有分子吸收带，且不会在可见光谱范围内吸收，但这些化合物常常必须以高浓度溶解在电致变色溶液中。由于溶解度的限制，常造成这种紫外线吸收剂有效性不足。因此，仍需要一种不会受到紫外线高能量照射而遭到破坏的电致变色材料。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有还原变色功能的化合物。

本发明的另一目的在于提供一种作为电致变色材料的化合物。

本发明的又一目的在于提供一种不需添加紫外线吸收剂即可避免紫外线能量破坏电致变色材料的电致变色组件。

本发明的再一目的在于提供一种用于制作自动防眩后视镜的电致变色组件。

本发明的又一目的在于提供一种用于制作自动防眩光遮光板的电致变色组件。

为达上述及其它目的，本发明提供一种作为电致变色材料的化合物，该化合物具有下列式(I)所示的结构：

由于该化合物具有还原变色的功能，特别适合作为电致变色材料的还原变色材料。另一方面，使用这种化合物作为电致变色材料制作电致变色组件时，在未添加紫外线吸收剂的情况下，这种电致变色材料不会因紫外线的照射而遭到破坏，使所形成的电致变色组件可以维持优异的防眩效果。

该电致变色组件包括第一透明基材与第二透明基材，该第一与第二透明基材的至少一者是在彼此面对侧形成有导电薄膜，以及该第一与第二透明基材之间配置有电致变色材料，其中该电致变色材料包括式(I)所示的化合物，进而可借其功效而运用于制作汽车所使用的自动防眩后视镜及自动遮光板。

综上所述，本发明提供一种具有还原变色功能的化合物，其还可作为电致变色材料。本发明还提供一种不需添加紫外线吸收剂即可避免紫外线能量破坏电致变色材料的电致变色组件，该变色组件可用于制作自动防眩后视镜及自动防眩光遮光板。

附图说明

图1是本发明的电致变色组件的制备流程示意图；

图2是本发明的电致变色组件的结构图式；

图3是本发明的电致变色组件的结构图式；以及

图4是使用本发明的电致变色组件所制作防眩后视镜的控制电路的电路图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式。在本发明的具体实施例中，式(I)所示的化合物是由4，4′-联吡啶以及甲基(4-溴甲基)苯甲酸酯，在添加氰甲烷的条件下进行反应，接着添加四氟硼酸锂的水溶液进行离子交换，将二溴化物换成四氟硼酸盐而形成。

本发明的电致变色组件中，包括第一透明基材与第二透明基材，该第一与第二透明基材的至少一种是在彼此面对侧形成有导电薄膜，以及该第一与第二透明基材之间配置有电致变色材料，其中该电致变色材料包括式(I)所示的化合物。

以制作防眩后视镜的电致变色组件为例，使用玻璃作为电致变色组件中的透明基材较佳。如图1所示，该第一玻璃层1与第二玻璃层2是在彼此面对侧形成导电薄膜(例如，氧化铟锡(ITO))作为导电电极层3，连接至外加电压；在某些特定情况下，也可仅在第一玻璃层1或第二玻璃层2的彼此面对侧形成导电薄膜作为导电电极层3。该导电电极层3可借由各种适当的方法形成在该玻璃层上，例如真空蒸镀或溅镀的方法。

接着，如图1所示，借由环氧树脂粘胶10，以导电电极层3相向的方式贴合该第一玻璃层1与第二玻璃层2，该环氧树脂粘胶10的涂胶宽度以2至3毫米较佳。通常，用于贴合该第一玻璃层1与第二玻璃层2的环氧树脂粘胶10中，混合有1.5至3％粒径约0.1至0.2毫米的玻璃球作为间隙物，使该第一玻璃层1与该第二玻璃层2贴合后能产生一定的间距。

另一方面，该第一玻璃层1与该第二玻璃层2贴合后，是在100至150℃的烘箱中进行烘烤，历时约1至2小时，待环氧树脂粘胶10固化后，即可经由事先预留的填充孔，将电致变色溶液注入该第一玻璃层1与该第二玻璃层2经贴合后所形成的组件室，形成如图2所示的电致变色层4。

在制备用于制作防眩后视镜的电致变色组件的工艺实施例中，该第一玻璃层1形成有导电电极层的对侧形成有反射层5。该反射层5的材料可选自铝、银、及铬等所构成的组群。对于熟习本领域技术的人员来说，可视情况选用适当的方式，例如真空蒸镀或溅镀的方式，在该第一玻璃层1形成该反射层5。

在此具体实施例中，该电致变色溶液包括氧化变色材料、还原变色材料、高分子材料以及溶剂。本发明式(I)所示的化合物具有还原变色的功能，特别适合作为电致变色材料中还原变色材料，配合适当的氧化变色材料(例如，Fc(ferrocence))、高分子材料(例如，聚甲基丙烯酸酯)、以及溶剂(例如，碳酸丙烯酯)即可调配成电致变色溶液。这种电致变色溶液中所使用的氧化变色材料、高分子材料以及溶剂，均被熟习该项技术者所熟知，可根据需要选用，故在此不再说明。

本发明的电致变色组件结构也可如图3所示，去除图2所示的反射层5，其结构也包括该第一玻璃层6与第二玻璃层7，以及位于该玻璃层6、7间的导电电极层8与电致变色层9。

此外，当该电致变色组件的电致变色层中的变色材料处于氧化态时，所施加的驱动电压会通过导电电极层，使变色材料获得电子而发生还原反应，令变色材料由氧化态转变为还原态，使得氧化态为无色的电致变色材料转变为还原态的有色材料。所施加的驱动电压消失后，变色材料即从还原态转变回氧化态而变回无色。变色材料的变色幅度，也根据所施予的电压强度而有所不同。借由此特性，可将该电致变色组件运用于制作防眩后视镜。

一般而言，防眩后视镜是由电致变色组件、控制电路(如图4所示)、以及外壳机构所组成。由于该防眩后视镜可根据汽车行驶时，后方来车的前车灯所投射的光线强弱，调整变色强度，使得驾驶者不至于因后方来车的前车灯的亮度太强而造成视觉晕眩，影响行车安全。同时，该电致变色组件是使用本发明式(I)所示的化合物作为电致变色材料；因此，不需额外添加紫外线吸收剂，即可避免电致变色材料因紫外线照射而受到破坏。

以下借由具体实施例，进一步详细说明本发明的特点及功效。但是，该实施细节仅用于说明本发明的特点而非用于局限本发明的范畴。

实施例

制备例1

分别将1.7克(0.01摩尔)的4，4′-联吡啶以及5克(0.02摩尔)的甲基(4-溴甲基)苯甲酸酯添加至250毫升的圆底烧瓶中，加入30毫升的氰甲烷，利用搅拌器进行搅拌，加热至85℃并在该温度下进行反应，历时5小时。反应过程中会逐渐产生黄色固体，待反应结束后进行过滤，分离出3克黄色固体产物(1，1-双(4-甲氧基羰基)苯甲基-4，4′-联吡啶二溴化物)，产率约60％。

将所制得的黄色固体产物置入250毫升的圆底烧瓶中，添加水并加热使其溶解，再添加水所配制的四氟硼酸锂水溶液，并降温至10℃，产生2克白色结晶物1，1-双(4-甲氧基羰基)苯甲基-4，4′-联吡啶四氟硼酸盐，即式(I)所示的化合物。

实施例1

根据下列表1中的成分含量，配制电致变色溶液。

                            表1

成分	含量(克)
		1，1-双(4-甲氧基羰基)苯甲基-4，4’-联吡啶鎓四氟硼酸盐	1
Ferrocence	1
		PMMA	5
碳酸丙烯酯	100

PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯

测试例1

使用两片长宽各为26公分及6公分、厚度为1.8公分的透明玻璃作为电致变色组件的基材，每一透明玻璃的表面镀有氧化铟锡层，其中一片透明玻璃镀有氧化铟锡层的对侧镀有银层。利用环氧树脂粘胶(该环氧树脂粘胶材料中混合有约3％粒径为0.2毫米的玻璃球)，以氧化铟锡层相向的方式贴合两片透明玻璃，留下一个填充孔。在150℃温度下，烘烤1.5小时，固化该环氧树脂粘胶，形成电致变色组件半成品。

将上述电致变色溶液注入电致变色组件半成品，制作电致变色组件。在25℃的条件下，测量该电致变色组件的反射率及变色速度，结果纪录于表2。

                    表2

项目	结果
		变色前反射率	71.2％
变色后反射率	8.5％
		变色速度(从65％降至15％)	2秒
变色速度(从15％升至65％)	6秒
		变色前反射率(氙气灯曝照500小时)	68％
变色后反射率(氙气灯曝照500小时)	9.4％
		变色前反射率(DC1.1V循环测试30000次)	65％
变色后反射率(DC1.1V循环测试30000次)	9.1％

测试例2

使用两片长宽各为26公分及6公分、厚度为1.8公分的透明玻璃作为电致变色组件的基材，每一透明玻璃的表面镀有氧化铟锡层。利用环氧树脂粘胶(该环氧树脂粘胶材料中混合有约3％粒径为0.2毫米的玻璃球)，以氧化铟锡层相向的方式贴合两片透明玻璃，留下一个填充孔。在150℃的温度下，烘烤1.5小时，固化该环氧树脂粘胶，形成电致变色组件半成品。

将上述电致变色溶液注入电致变色组件半成品，制作电致变色组件。在25℃的条件下，测量该电致变色组件的穿透率及变色速度，结果纪录于表3。

                     表3

项目	结果
		变色前穿透率	75.3％
变色后穿透率	14.4％
		变色速度(从65％降至30％)	2秒
变色速度(从30％升至65％)	6秒
		变色前穿透率(氙气灯曝照500小时)	72％
变色后穿透率(氙气灯曝照500小时)	12.6％
		变色前穿透率(DC1.1V循环测试30000次)	71.2％
变色后穿透率(DC1.1V循环测试30000次)	12.2％

Claims (11)

1.一种作为电致变色材料的化合物，其特征在于，该化合物具有下列式(I)所示的结构：

2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，该化合物用于还原变色材料。

3.一种电致变色组件，其特征在于，该变色组件包括第一透明基材与第二透明基材，该第一与第二透明基材中的至少一种是在彼此面对侧形成导电薄膜，以及该第一与第二透明基材之间配置有电致变色材料，其中该电致变色材料包括如权利要求1所述的化合物。

4.如权利要求3所述的电致变色组件，其特征在于，该透明基材是玻璃。

5.如权利要求3所述的电致变色组件，其特征在于，该第一与第二透明基材的彼此面对侧均形成有导电薄膜。

6.如权利要求3所述的电致变色组件，其特征在于，该导电薄膜是氧化铟锡。

7.如权利要求3所述的电致变色组件，其特征在于，该电致变色材料还包括氧化变色材料、高分子材料以及溶剂。

8.如权利要求3所述的电致变色组件，其特征在于，该第一透明基材形成有导电薄膜的对侧形成有反射层。

9.如权利要求8所述的电致变色组件，其特征在于，该反射层的材料选自铝、银、及铬所组成的组群。

10.如权利要求3所述的电致变色组件，其特征在于，该电致变色组件用于制作自动防眩后视镜。

11.如权利要求3所述的电致变色组件，其特征在于，该电致变色组件用于制作自动遮光板。

Images