ES2324807B1 - Composiciones electrocromicas basadas en viologenos formulables y aplicables a temperatura ambiente. - Google Patents
Composiciones electrocromicas basadas en viologenos formulables y aplicables a temperatura ambiente. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2324807B1 ES2324807B1 ES200800258A ES200800258A ES2324807B1 ES 2324807 B1 ES2324807 B1 ES 2324807B1 ES 200800258 A ES200800258 A ES 200800258A ES 200800258 A ES200800258 A ES 200800258A ES 2324807 B1 ES2324807 B1 ES 2324807B1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- electrochromic
- formula
- composition according
- composition
- room temperature
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
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
- G02F1/1503—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 caused by oxidation-reduction reactions in organic liquid solutions, e.g. viologen solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
- C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
- C08K5/3412—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having one nitrogen atom in the ring
- C08K5/3432—Six-membered rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L79/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
- C08L79/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K9/00—Tenebrescent materials, i.e. materials for which the range of wavelengths for energy absorption is changed as a result of excitation by some form of energy
- C09K9/02—Organic tenebrescent materials
-
- G02F1/1521—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
- C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
- C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/14—Macromolecular compounds
- C09K2211/1408—Carbocyclic compounds
- C09K2211/1425—Non-condensed systems
Abstract
Composiciones electrocrómicas basadas en
viológenos formulables y aplicables a temperatura ambiente.
La invención define composiciones
electrocrómicas que comprenden:
(a) un derivado de viológeno de fórmula (I):
(b) un mediador electrónico;
(c) un compuesto polimérico de fórmula (II):
(d) un plastificante de fórmula (III):
y
(e) una mezcla de al menos dos disolventes
miscibles que disuelven los componentes (a) a (d) a temperatura
ambiente, siendo al menos uno de ellos un disolvente de elevado
punto de ebullición.
Dichas composiciones electrocrómicas son
formulables y aplicables a temperatura ambiente por lo que permiten
preparar dispositivos electrocrómicos con sustratos sensibles al
calor, especialmente con sustratos totalmente plásticos, con un
alto grado de transparencia y con un elevado contraste óptico.
Description
Composiciones electrocrómicas basadas en
viológenos formulables y aplicables a temperatura ambiente.
La invención se refiere al campo de los
dispositivos electrocrómicos. En particular, la invención se
refiere a nuevas composiciones electrocrómicas, basadas en
viológenos, formulables y aplicables a temperatura ambiente, que
permiten preparar dispositivos electrocrómicos con sustratos
sensibles al calor, especialmente con sustratos totalmente
plásticos, con un alto grado de transparencia y elevado contraste
óptico.
Como es bien conocido en el estado de la
técnica, un dispositivo electrocrómico tradicional, o de primera
generación, está compuesto por 7 capas diferentes, siendo 3 de
ellas (las más internas de la Figura 1) capas activas. Una de estas
capas es un material electrocrómico activo y otra un material de
almacenamiento de iones complementario con el material
electrocrómico, tanto en coloración como en comportamiento
re-dox. Estas 2 capas están separadas por una capa
de electrolito de naturaleza sólida o líquida. El funcionamiento de
este dispositivo electrocrómico se basa en la aplicación de un
potencial entre los sustratos conductores de modo que se produce un
proceso redox tanto en el material electrocrómico como en el
material de almacenamiento de iones, dando lugar a un cambio
estructural de los materiales involucrados que se traduce en un
cambio de coloración en el dispositivo. La preparación de
dispositivos electrocrómicos tradicionales de 7 capas presenta
limitaciones debido, principalmente, a la diversidad de requisitos
que deben cumplir las diversas capas.
El material principal sobre el que se diseña el
dispositivo es el material electrocrómico. Los materiales
electrocrómicos se clasifican en catódicos o anódicos dependiendo
de si se colorean durante un proceso de reducción o de oxidación,
respectivamente. Por lo tanto, dependiendo de la coloración y de la
naturaleza del proceso re-dox por el que el material
electrocrómico se coloree, será necesario un material
complementario en coloración y proceso re-dox. Este
segundo material se denomina material de almacenamiento de iones.
Buscar un material complementario no es sencillo ya que además de
cumplir estos requisitos indicados, ambos materiales deben
presentar el mismo contenido en carga para un correcto
funcionamiento del dispositivo (contraste óptico y una ciclabilidad
adecuadas). Por otro lado, los electrolitos de naturaleza líquida
en muchas ocasiones dan lugar a fugas o evaporación de disolvente,
mientras que los electrolitos sólidos suelen presentar un
transporte iónico y electrónico más lento dentro del
dispositivo.
dispositivo.
En el estado de la técnica se encuentran
dispositivos electrocrómicos que se basan en películas en estado
sólido, utilizando un material electrocrómico catódico y anódico de
naturaleza inorgánica y orgánica. Los dispositivos electrocrómicos
basados en materiales inorgánicos presentan las limitaciones
principales de las técnicas de deposición utilizadas, que requieren
alta temperatura y elevada presión encareciendo el precio de los
dispositivos finales (JP 63262624). Sin embargo, síntesis más
sencillas y más económicas son posibles preparando dispositivos
basados en materiales orgánicos al utilizar técnicas tradicionales
utilizadas en deposición de pinturas, con posterior evaporación del
disolvente (US 3873185). Dependiendo de la naturaleza del mismo,
la necesidad de evaporar el disolvente puede llegar a ser una
importante limitación al incrementar el coste del dispositivo
final.
Todas estas limitaciones han dado lugar a la
búsqueda de nuevas configuraciones de dispositivos electrocrómicos
con sólo 5 capas (dispositivos de segunda generación), de modo que
3 de las capas activas se simplifiquen en una única capa
electrocrómica preparada a partir de una única composición
electrocrómica (Figura 2). La principal innovación al trabajar
según esta estrategia es la sencillez en el proceso de preparación
de dicha composición electrocrómica y en la preparación de los
dispositivos.
Los primeros dispositivos electrocrómicos de
segunda generación fueron dispositivos con la mezcla electrocrómica
en disolución, en los cuales se inyectaba dicha disolución entre
dos cristales conductores totalmente sellados, a través de un
pequeño orificio. Los materiales electrocrómicos activos en estos
sistemas suelen ser derivados de viológenos que se oscurecen al
aplicar un potencial negativo y se aclaran en ausencia de potencial
con tiempos de conmutación del orden de milisegundos. Dicha
tecnología, que ha alcanzado aplicación comercial, está recogida en
las patentes US 3453038, US 5115346 y US 5151816. Las principales
limitaciones de dichos dispositivos se centran en la dificultad de
ensamblaje de los mismos (posibilidad de fugas del disolvente
reduciendo el tiempo de vida de los dispositivos) y la posibilidad
de roturas del dispositivo. Una estrategia utilizada para superar
las limitaciones de los dispositivos en disolución ha sido
propuesta por Donnelly en la patente US 2005/0079326 que reivindica
una película sólida electrocrómica preparada mediante curado por
radiación electromagnética de composiciones electrocrómicas
monoméricas. Otra estrategia interesante se presenta en la patente
WO 2006/008776 que reivindica una película sólida que contiene los
materiales electrocrómicos activos. Dicha formulación se prepara en
caliente, por fundido de una matriz polimérica que tiene embebidos
un material electrocrómico, un mediador electrónico y un disolvente
de elevado punto de ebullición. Después de un proceso de
enfriamiento dicha mezcla tiene el aspecto de una membrana
plástica. El principal inconveniente encontrado en la patente es la
necesidad de preparar tanto la mezcla electrocrómica como el
dispositivo final a temperaturas por encima de 100ºC. Si se sigue
el procedimiento original descrito en la patente WO 2006/008776
sobre un sustrato plástico del tipo PET [Poli(Etilén
Tereftalato)] recubierto con ITO (óxido de indio y estaño, material
de referencia en la preparación de dispositivos electrocrómicos
totalmente plásticos), éste se ondula debido a la aplicación de
calor, produciendo una distorsión de las imágenes que se observen a
través de él y dando lugar a una apariencia final del dispositivo
muy pobre. Consecuencias similares se producirían en sustratos
delicados al calor, como papel o tejidos (recubiertos de ITO).
Por tanto, continúa existiendo en el estado de
la técnica la necesidad de preparar composiciones electrocrómicas
formulables y aplicables a temperatura ambiente, especialmente
indicadas para el desarrollo de dispositivos electrocrómicos de
segunda generación totalmente plásticos.
La presente invención proporciona una solución a
los problemas mencionados previamente y en particular describe
nuevas composiciones electrocrómicas, basadas en viológenos
embebidos en una matriz polimérica, formulables y aplicables a
temperatura ambiente gracias al empleo de plastificantes líquidos
iónicos combinados con una particular mezcla de disolventes. Dichas
composiciones comprenden, por tanto, derivados de viológenos
embebidos en una matriz polimérica conjuntamente con
plastificantes, mediadores electrónicos y un pequeño porcentaje de
disolventes, siendo al menos uno de ellos de alto punto de
ebullición, que son miscibles a temperatura ambiente con todos los
componentes. Estas composiciones electrocrómicas presentan el
aspecto final de un gel ligeramente viscoso y permiten preparar
dispositivos electrocrómicos con sustratos sensibles al calor,
especialmente con sustratos totalmente plásticos, con un alto grado
de transparencia y elevado contraste óptico.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención, por tanto, tiene por
objeto proporcionar nuevas composiciones electrocrómicas, basadas
en viológenos, formulables y aplicables a temperatura ambiente.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
procedimiento para preparar dichas composiciones electrocró-
micas.
micas.
Finalmente, otro objeto es proporcionar un
procedimiento para preparar dispositivos electrocrómicos basados en
dichas composiciones electrocrómicas.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 muestra un dispositivo
electrocrómico tradicional de primera generación que está compuesto
por 7 capas diferentes, siendo las 3 más internas las capas
activas.
La figura 2 muestra el dispositivo
electrocrómico de segunda generación de la invención que está
compuesto por 5 capas, en el que la capa más interna es la capa
activa preparada a partir de la composición electrocrómica de la
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención proporciona una
composición electrocrómica que comprende:
- (a)
- un derivado de viológeno de fórmula (I):
\vskip1.000000\baselineskip
- en la que R_{1} y R_{2} representan de forma independiente un grupo alquilo C_{1}-C_{20}, lineal o ramificado, bencilo, fenilo, p-cianofenilo o cicloalquilo C_{3}-C_{12}; y X^{-} representa ClO_{4}^{-}, Br^{-}, Cl^{-}, BF_{4}^{-}, I^{-}, PF_{6}, NO_{3}^{-}, triflato o AsF_{6}^{-}; y
- (b)
- un mediador electrónico;
\newpage
y que además comprende
- (c)
- un compuesto polimérico de fórmula (II):
- en la que R_{3} representa H o un grupo alquilo C_{1}-C_{10}, lineal o ramificado; X^{-}_{1} representa Cl^{-}, Br^{-}, ClO_{4}^{-}, (CF_{3}SO_{3})^{-}, (CF_{3}SO_{2})_{2}N^{-}, (CF_{3}CF_{2}SO_{2})_{2}N^{-}, BF_{4}^{-}, PF_{6}^{-}, sulfonato de dodecilbenceno o p-tolueno-sulfonato; y n \geq 2;
- (d)
- un plastificante de fórmula (III):
- en la que R_{4} y R_{5} representan de forma independiente H, un grupo alquilo C_{1}-C_{10}, lineal o ramificado, o vinilo; y X^{-}_{2} representa Cl^{-}, Br^{-}, ClO_{4}^{-}, (CF_{3}SO_{3})^{-}, (CF_{3}SO_{2})_{2}N^{-}, (CF_{3}CF_{2}SO_{2})_{2}N^{-}, BF_{4}^{-}, PF_{6}^{-}, sulfonato de dodecilbenceno o p-tolueno-sulfonato; y
- (e)
- una mezcla de al menos dos disolventes miscibles que disuelven los componentes (a) a (d) a temperatura ambiente, siendo al menos uno de ellos un disolvente de elevado punto de ebullición.
En el contexto de la invención el término
"composición electrocrómica" se refiere a una disolución en la
que los componentes de la misma se encuentran total o parcialmente
disueltos o en suspensión, que está compuesta, al menos, por un
material electrocrómico y un mediador electrónico, que se deposita
entre dos sustratos conductores y que, mediante aplicación de un
potencial, cambia de color.
Tal y como se ha indicado previamente, en el
contexto de la invención el término "derivado de viológeno",
se refiere a un material electrocrómico activo que se oscurece al
aplicar un potencial negativo y se aclara en ausencia de potencial.
Los derivados de viológeno empleados en la presente invención
tienen como fórmula genérica la fórmula (I):
en la que R_{1} y R_{2}
representan de forma independiente un grupo alquilo
C_{1}-C_{20}, lineal o ramificado, bencilo,
fenilo, p-cianofenilo o cicloalquilo
C_{3}-C_{12}; y X^{-} representa
ClO_{4}^{-}, Br^{-}, Cl^{-}, BF_{4}^{-}, I^{-},
PF_{6}, NO_{3}^{-}, triflato o
AsF_{6}^{-};
En una realización particular de la composición
electrocrómica de la invención, en el viológeno de fórmula (I),
R_{1} y R_{2} son iguales y representan un grupo alquilo
C_{1}-C_{9}. En este caso, la composición
electrocrómica de la invención permite la preparación de
dispositivos con coloración azul. En una realización preferida,
R_{1} y R_{2} son iguales y representan un grupo etilo.
En otra realización particular de la composición
electrocrómica de la invención, en el viológeno de fórmula (I),
R_{1} y R_{2} son iguales y representan un grupo alquilo
C_{10}-C_{20}. En este caso, la composición
electrocrómica de la invención permite la preparación de
dispositivos con coloración roja/violeta.
En otra realización particular de la composición
electrocrómica de la invención, en el viológeno de fórmula (I),
R_{1} y R_{2} son iguales y representan un grupo bencilo, fenilo
o p-cianofenilo. En este caso, la composición
electrocrómica de la invención permite la preparación de
dispositivos con coloración verde.
Dicho viológeno de fórmula (I) se empleará en la
composición electrocrómica de la invención en una proporción del
3-20% con respecto al peso total de composición.
La matriz polimérica de la presente invención,
cuyo papel es aportar propiedades mecánicas adecuadas a la mezcla
final, tiene, preferiblemente, la estructura química representada
por la fórmula (II):
en la que R_{3} representa H o un
grupo alquilo C_{1}-C_{10}, lineal o
ramificado; X^{-}_{1} representa Cl^{-}, Br^{-},
ClO_{4}^{-}, (CF_{3}
SO_{3})^{-}, (CF_{3}SO_{2})_{2}N^{-}, (CF_{3}CF_{2}SO_{2})_{2}N^{-}, BF_{4}^{-}, PF_{6}^{-}, sulfonato de dodecilbenceno o p-tolueno-sulfonato; y n \geq 2
SO_{3})^{-}, (CF_{3}SO_{2})_{2}N^{-}, (CF_{3}CF_{2}SO_{2})_{2}N^{-}, BF_{4}^{-}, PF_{6}^{-}, sulfonato de dodecilbenceno o p-tolueno-sulfonato; y n \geq 2
En una realización particular de la composición
electrocrómica de la invención, en el compuesto polimérico de
fórmula (II) R_{3} representa un grupo alquilo
C_{1}-C_{4} y X^{-}_{1} representa
ClO_{4}^{-}, (CF_{3}SO_{3})^{-} o BF_{4}^{-}.
En una realización preferida, R_{3} representa etilo y
X^{-}_{1} representa BF_{4}^{-}.
Opcionalmente, pueden emplearse polímeros
convencionales, del tipo poli(vinilpirrolidona), solubles a
temperatura ambiente en la mezcla de disolventes orgánicos
empleada.
Dicho compuesto polimérico de fórmula (II) se
empleará en la composición electrocrómica de la invención en una
proporción del 35-45% con respecto al peso total de
composición.
En la presente invención el plastificante tiene
la doble función de proporcionar óptimas propiedades de adhesión y
de favorecer, además, la movilidad de cargas dentro de la mezcla
electrocrómica. Un aspecto novedoso de la invención es el uso de
plastificantes basados en líquidos iónicos que tienen como fórmula
general la fórmula (III):
en la que R_{4} y R_{5}
representan de forma independiente H, un grupo alquilo
C_{1}-C_{10}, lineal o ramificado, o vinilo; y
X^{-}_{2} representa Cl^{-}, Br^{-}, ClO_{4}^{-},
(CF_{3}SO_{3})^{-},
(CF_{3}SO_{2})_{2}N^{-},
(CF_{3}CF_{2}SO_{2})_{2}N^{-}, BF_{4}^{-},
PF_{6}^{-}, sulfonato de dodecilbenceno o
p-tolueno-sulfonato.
En una realización particular de la composición
electrocrómica de la invención, en el plastificante de fórmula
(III) R_{4} y R_{5} representan de forma independiente un grupo
alquilo C_{1}-C_{4} y X^{-}_{2} representa
ClO_{4}^{-}, (CF_{3}SO_{3})^{-} o BF_{4}^{-}.
En una realización preferida, R_{4} representa butilo, R_{5}
representa metilo y X^{-}_{2} representa BF_{4}^{-}.
El plastificante de fórmula (III) se empleará en
la composición electrocrómica de la invención en una proporción
del 35-59% con respecto al peso total de
composición.
Tal y como se ha indicado previamente, en el
contexto de la invención el término "mediador electrónico" se
refiere al componente necesario para que se produzca la reacción
re-dox en el dispositivo electrocrómico, que debe
ser complementario en comportamiento re-dox con el
material electrocrómico activo de la invención, es decir, con el
derivado de viológeno de fórmula general I. En la presente
invención se pueden emplear cualquier mediador electrónico de la
técnica adecuado.
Así, en una realización particular de la
composición electrocrómica de la invención, el mediador electrónico
se selecciona de entre hexacianoferrato (II), periodato, Fe^{2+},
e hidroquinona. El experto en la materia seleccionará el contraión
adecuado de los tres primeros. En una realización preferida, el
mediador electrónico es hidroquinona.
Dicho mediador electrónico se empleará en la
composición electrocrómica de la invención en una proporción del
0,9-6% con respecto al peso total de
composición.
En la composición electrocrómica de la presente
invención, se emplea una mezcla de al menos dos disolventes
miscibles que disuelven los componentes (a) a (d) mencionados
previamente a temperatura ambiente, siendo al menos uno de ellos un
disolvente de elevado punto de ebullición.
En el contexto de la invención, el término
"disolvente de alto punto de ebullición" se refiere a un
disolvente cuyo punto de ebullición se encuentra por encima de
150ºC.
Así, en una realización particular de la
composición electrocrómica de la invención, el disolvente de
elevado punto de ebullición se selecciona de entre dimetilformamida
y 1-hexanol.
Como disolventes adicionales de bajo punto de
ebullición a emplear en pequeñas cantidades junto con los
disolventes de elevado punto de ebullición citados cabe mencionar
la acetona, la butanona o el tetrahidrofurano (THF), entre otros.
El experto seleccionará el disolvente de bajo punto de ebullición
adecuado de entre los conocidos en el estado de la técnica.
En una realización preferida de la composición
electrocrómica de la invención, la mezcla de disolventes es una
mezcla de dimetilformamida y acetona.
En la composición electrocrómica de la invención
se emplea un volumen del disolvente de elevado punto de ebullición
del orden de 0,5-1 ml, y un volumen del disolvente
de bajo punto de ebullición del orden de 0,2-0,6
ml, siendo la proporción entre ellos preferida del orden de
2:1.
Adicionalmente, se puede utilizar una pequeña
cantidad de espaciadores de vidrio de un diámetro adecuado para
limitar el espesor de la capa electrocrómica activa durante la
construcción del dispositivo electrocrómico. Así, en una
realización particular de la invención, la composición
electrocrómica comprende adicionalmente espaciadores de vidrio con
un diámetro de 1-10 \mum.
En otro aspecto de la invención, se proporciona
un procedimiento para preparar la composición electrocrómica
previamente descrita, en el que los componentes (a) a (e) se
mezclan a temperatura ambiente y con agitación.
La preparación de la composición electrocrómica
a temperatura ambiente incluye la disolución de los componentes
anteriormente descritos en la mínima cantidad posible de
disolventes, bajo agitación, hasta obtener una mezcla homogénea que
no necesita curado. El aspecto final de la composición, de tipo
gel, presenta una viscosidad muy adecuada para su manejo a
temperatura ambiente. Esta viscosidad hace que la mezcla sea muy
fácil de depositar utilizando técnicas de deposición comunes
utilizadas en pinturas.
En otro aspecto de la invención, se proporciona
un dispositivo electrocrómico que comprende la composición
electrocrómica previamente descrita.
En otro aspecto de la invención, se proporciona
un procedimiento para preparar un dispositivo electrocrómico que
comprende las etapas de: (i) depositar la composición
electrocrómica descrita previamente sobre un sustrato conductor; y
(ii) depositar sobre el conjunto otro sustrato conductor.
El sustrato conductor puede ser un sustrato de
cualquier material conductor tal como plástico recubierto de ITO,
textil, papel o cristal, que sea, además, transparente a fin de que
pueda observarse el cambio de color del dispositivo.
La deposición de la composición electrocrómica
de la invención se efectúa a temperatura ambiente, mediante
técnicas del estado de la técnica que permitan una deposición
homogénea y óptima. Así, en una realización particular, la
deposición de la etapa (i) se efectúa mediante técnicas de
recubrimiento por rotación ("spin-coating"),
recubrimiento con cuchillas ("doctor blade") o recubrimiento
por inmersión ("dip-coating").
El espesor típico de la capa tipo gel se
encuentra comprendido entre 20 y 200 \mum dependiendo de la
tecnología y condiciones de aplicación de la formulación. Esto hace
que el ensamblaje del dispositivo sea cómodo y fácil de realizar
eliminando posibles burbujas e imperfecciones que pudieran
surgir.
Una vez depositada la composición electrocrómica
de la invención, se deposita sobre la misma otro sustrato conductor
preferiblemente del mismo tipo que el empleado en el primer
sustrato. Opcionalmente, el dispositivo así preparado se prensa a
temperatura ambiente para garantizar un espesor homogéneo. En el
caso de emplear espaciadores, el espesor final vendrá determinado
por el diámetro de los espaciadores colocados y será del orden de
1,5-10 \mum. Finalmente, el dispositivo
electrocrómico puede ser encapsulado de forma apropiada siguiendo
técnicas convencionales a fin de obtener buenos valores de
estabilidad y ciclabilidad del dispositivo.
El siguiente ejemplo ilustra la invención y no
debe ser considerado como limitativo del alcance de la misma.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
Se preparó una composición electrocrómica
disolviendo en una mezcla DMF/acetona 2:1 en volumen (0,76 ml de
DMF de Aldrich, 99% pureza, y 0,4 ml de acetona de Panreac,pureza
PA-ACS-ISO) a temperatura ambiente
los siguientes compuestos: un 40% en peso del polímero
poli(1-vinil-3-etil-imidazolio
tetrafluoroborato) (sintetizado en CIDETEC según el método
descrito en Journal of Polymer Science Part A: Polymer
Chemistry 42 (2004) 208), un 40% en peso de
1-butil-3-metil-imidazolio
tetrafluoroborato (Solvionic, pureza 98%), un 16% en peso de
diperclorato de etilviológeno (Aldrich, 98% pureza), y un 4% en
peso de hidroquinona (Riedel de Han, 99,5% pureza).
La mezcla se dejó agitando durante 30 minutos a
temperatura ambiente hasta obtener una disolución totalmente
homogénea y ligeramente viscosa. Posteriormente se añadieron, bajo
agitación, espaciadores de vidrio de 1,5 pm de diámetro.
La mezcla se aplicó sobre ITO plástico mediante
la técnica tradicional de deposición de pinturas
"doctor-blade". Posteriormente, se dejó
evaporar el exceso de disolvente de bajo punto de ebullición a
temperatura ambiente. A continuación, se colocó una segunda capa de
ITO plástico sobre la mezcla electrocrómica (ver Figura 2) y se
aplicó presión sobre el dispositivo final, para dar lugar a un
dispositivo con un espesor de capa activa electrocrómica de 1,5 pm.
Por último, el dispositivo fue sellado utilizando una resina epoxi
curable por UV.
El dispositivo así construido mostró un
contraste óptico máximo de 80% y tiempos de conmutación de 5,5 y
5,6 segundos durante los procesos de coloración y decoloración,
respectivamente. El dispositivo fue sometido a estudios de
ciclabilidad (por encima de 2.10^{3} ciclos) con resultados muy
satisfactorios.
Claims (18)
1. Composición electrocrómica que comprende:
- (a)
- un derivado de viológeno de fórmula (I):
- en la que R_{1} y R_{2} representan de forma independiente un grupo alquilo C_{1}-C_{20}, lineal o ramificado, bencilo, fenilo, p-cianofenilo o cicloalquilo C_{3}-C_{12}; y X^{-} representa ClO_{4}^{-}, Br^{-}, Cr^{-}, BF_{4}^{-}, I^{-}, PF_{6}, NO_{3}^{-}, triflato o AsF_{6}^{-}; y
- (b)
- un mediador electrónico;
caracterizada porque comprende
además:
- (c)
- un compuesto polimérico de fórmula (II):
- en la que R_{3} representa H o un grupo alquilo C_{1}-C_{10}, lineal o ramificado; X^{-}_{1} representa Cl^{-}, Br^{-}, ClO_{4}^{-}, (CF_{3}SO_{3})^{-}, (CF_{3}SO_{2})_{2}N^{-}, (CF_{3}CF_{2}SO_{2})_{2}N^{-}, BF_{4}^{-}, PF_{6}^{-}, sulfonato de dodecilbenceno o p-tolueno-sulfonato; y n \geq 2;
- (d)
- un plastificante de fórmula (III):
- en la que R_{4} y R_{5} representan de forma independiente H, un grupo alquilo C_{1}-C_{10}, lineal o ramificado, o vinilo; y X^{-}_{2} representa Cl^{-}, Br^{-}, ClO_{4}^{-}, (CF_{3}SO_{3})^{-}, (CF_{3}SO_{2})_{2}N^{-}, (CF_{3}CF_{2}SO_{2})_{2}N^{-}, BF_{4}^{-}, PF_{6}^{-}, sulfonato de dodecilbenceno o p-tolueno-sulfonato; y
- (e)
- una mezcla de al menos dos disolventes miscibles que disuelven los componentes (a) a (d) a temperatura ambiente, siendo al menos uno de ellos un disolvente de elevado punto de ebullición.
2. Composición según la reivindicación 1,
caracterizada porque en el viológeno de fórmula (I), R_{1}
y R_{2} son iguales y representan un grupo alquilo
C_{1}-C_{9}.
3. Composición según la reivindicación 2,
caracterizada porque R_{1} y R_{2} son iguales y
representan un grupo etilo.
4. Composición según la reivindicación 1,
caracterizada porque en el viológeno de fórmula (I), R_{1}
y R_{2} son iguales y representan un grupo alquilo
C_{10}-C_{20}.
5. Composición según la reivindicación 1,
caracterizada porque en el viológeno de fórmula (I), R_{1}
y R_{2} son iguales y representan un grupo bencilo, fenilo o
p-cianofenilo.
6. Composición según la reivindicación 1,
caracterizada porque en el compuesto polimérico de fórmula
(II) R_{3} representa un grupo alquilo
C_{1}-C_{4} y X^{-}_{1} representa
ClO_{4}^{-}, (CF_{3}SO_{3}) o BF_{4}^{-}.
7. Composición según la reivindicación 6,
caracterizada porque en el compuesto polimérico de fórmula
(II) R^{3} representa etilo y X^{-}_{1} representa
BF_{4}^{-}.
8. Composición según la reivindicación 1,
caracterizada porque en el plastificante de fórmula (III)
R_{4} y R_{5} representan de forma independiente un grupo
alquilo C_{1}-C_{4} y X^{-}_{2} representa
ClO_{4}, (CF_{3}SO_{3})^{-} o BF_{4}^{-}.
9. Composición según la reivindicación 8,
caracterizada porque en el plastificante de fórmula (III) R4
representa butilo, R^{5} representa metilo y X^{-}_{2}
representa BF_{4}^{-}.
10. Composición según la reivindicación 1,
caracterizada porque el mediador electrónico se selecciona
de entre hexacianoferrato (II), periodato, Fe^{2+} e
hidroquinona.
11. Composición según la reivindicación 10,
caracterizada porque el mediador electrónico es
hidroquinona.
12. Composición según la reivindicación 1,
caracterizada porque en la mezcla de disolventes, el
disolvente de elevado punto de ebullición se selecciona de entre
dimetilformamida y 1-hexanol.
13. Composición según la reivindicación 12,
caracterizada porque la mezcla de disolventes es una mezcla
de dimetilformamida y acetona.
14. Composición según la reivindicación 1,
caracterizada porque comprende adicionalmente espaciadores
de vidrio con un diámetro de 1-10 \mum.
15. Procedimiento para preparar la composición
electrocrómica de las reivindicaciones 1-14,
caracterizado porque se mezclan los componentes (a) a (e) a
temperatura ambiente y con agitación.
16. Dispositivo electrocrómico que comprende la
composición electrocrómica de las reivindicaciones
1-14.
17. Procedimiento para preparar un dispositivo
electrocrómico, caracterizado porque comprende las etapas
de: (i) depositar la composición electrocrómica de las
reivindicaciones 1-14 sobre un sustrato conductor; y
(ii) depositar sobre el conjunto otro sustrato conductor.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque la deposición de la etapa (i) se
efectúa mediante técnicas de recubrimiento por rotación
("spin-coating"), recubrimiento con cuchillas
("doctor blade") o recubrimiento por inmersión
("dip-coating").
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200800258A ES2324807B1 (es) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Composiciones electrocromicas basadas en viologenos formulables y aplicables a temperatura ambiente. |
| EP08871958A EP2239626B1 (en) | 2008-01-31 | 2008-11-13 | Electrochromic compositions containing viologens, which can be formulated and used at ambient temperature |
| US12/865,669 US20110003070A1 (en) | 2008-01-31 | 2008-11-13 | Viologen-based electrochromic compositions which can be formulated and applied at room temperature |
| PCT/ES2008/000703 WO2009095507A1 (es) | 2008-01-31 | 2008-11-13 | Composiciones electrocrómicas basadas en viológenos formulables y aplicables a temperatura ambiente |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200800258A ES2324807B1 (es) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Composiciones electrocromicas basadas en viologenos formulables y aplicables a temperatura ambiente. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2324807A1 ES2324807A1 (es) | 2009-08-14 |
| ES2324807B1 true ES2324807B1 (es) | 2010-05-31 |
Family
ID=40912305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200800258A Expired - Fee Related ES2324807B1 (es) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Composiciones electrocromicas basadas en viologenos formulables y aplicables a temperatura ambiente. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110003070A1 (es) |
| EP (1) | EP2239626B1 (es) |
| ES (1) | ES2324807B1 (es) |
| WO (1) | WO2009095507A1 (es) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8323534B2 (en) * | 2009-12-18 | 2012-12-04 | E I Du Pont De Nemours And Company | Thermoplastic electrochromic materials |
| KR101523751B1 (ko) * | 2009-12-30 | 2015-05-28 | 광 석 서 | 유기 용매 분산성을 보유한 불소화합물을 포함하는 전도성 고분자 조성물 |
| US9481296B2 (en) | 2012-06-19 | 2016-11-01 | Ford Global Technologies, Llc | Illuminated chromatic emblem assembly with micro LEDS |
| US9834136B2 (en) | 2012-06-19 | 2017-12-05 | Ford Global Technologies, Llc | Illuminated chromatic emblem assembly |
| US8752989B2 (en) | 2012-06-19 | 2014-06-17 | Ford Global Technologies, Llc | Illuminated chromatic vehicle emblem |
| US10011215B2 (en) | 2012-06-19 | 2018-07-03 | Ford Global Technologies, Llc | Illuminated chromatic emblem assembly with micro LEDs |
| CN107438793A (zh) | 2015-03-09 | 2017-12-05 | 金泰克斯公司 | 具有塑料衬底的电化学装置 |
| WO2016209323A1 (en) | 2015-06-25 | 2016-12-29 | Gentex Corporation | Electrochromic thermoplastics, devices, and composites |
| WO2017087019A1 (en) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | Gentex Corporation | Protic-soluble organic electrochromic compounds |
| EP4194940A1 (en) * | 2021-10-14 | 2023-06-14 | Korea University of Technology and Education Industry-University Corporation Foundation | Electrochromic element composition having light transmissability, high flexibility, and high moisture resistance, and method for producing electrochromic member |
| EP4174564A1 (en) | 2021-11-02 | 2023-05-03 | Freshape SA | Electrochromic device comprising a plurality of unit cells connected in series |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006008776A1 (en) * | 2004-07-20 | 2006-01-26 | Tebaid-Consorzio Per Le Tecnologie Avanzate | Organic solid self-supported electrochromic material |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US172011A (en) * | 1876-01-11 | Improvement in flower-pot brackets | ||
| US139724A (en) * | 1873-06-10 | Thomas e | ||
| US181068A (en) * | 1876-08-15 | Improvement in bustles | ||
| US3453038A (en) * | 1966-06-15 | 1969-07-01 | Du Pont | Compartmented electrochromic device |
| US3873185A (en) | 1971-06-21 | 1975-03-25 | Polaroid Corp | Variable light-filtering device |
| JPS63262624A (ja) | 1987-04-21 | 1988-10-28 | Asahi Glass Co Ltd | エレクトロクロミツク素子 |
| US5115346A (en) * | 1988-02-12 | 1992-05-19 | Donnelly Corporation | Anti-scatter, ultraviolet protected, anti-misting, electro-optical rearview mirror |
| US5151816A (en) | 1989-12-29 | 1992-09-29 | Donnelly Corporation | Method for reducing current leakage and enhancing uv stability in electrochemichromic solutions and devices |
| US5910854A (en) | 1993-02-26 | 1999-06-08 | Donnelly Corporation | Electrochromic polymeric solid films, manufacturing electrochromic devices using such solid films, and processes for making such solid films and devices |
| EP0886804B1 (fr) * | 1996-03-15 | 2001-11-21 | Ecole Polytechnique Féderale de Lausanne (EPFL) | Dispositif electrochrome ou photoelectrochrome |
| TWI300157B (en) * | 2002-09-10 | 2008-08-21 | Sipix Imaging Inc | Electrochromic or electrodeposition display and process for their preparation |
| FR2917849B1 (fr) * | 2007-06-25 | 2009-09-25 | Saint Gobain | Materiau semi-electroactif renfermant des composes organiques a activite redox positive ou negative, procede et kit de fabrication de ce materiau, dispositif electrocommandable et vitrages utilisant un tel materiau |
-
2008
- 2008-01-31 ES ES200800258A patent/ES2324807B1/es not_active Expired - Fee Related
- 2008-11-13 EP EP08871958A patent/EP2239626B1/en not_active Not-in-force
- 2008-11-13 WO PCT/ES2008/000703 patent/WO2009095507A1/es active Application Filing
- 2008-11-13 US US12/865,669 patent/US20110003070A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006008776A1 (en) * | 2004-07-20 | 2006-01-26 | Tebaid-Consorzio Per Le Tecnologie Avanzate | Organic solid self-supported electrochromic material |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| G. CHIDICHIMO et al., "{}Solid thermoplastic laminable electrochromic film"{}, Chem. Mater., 2007, vol. 19, n$^{o}$ 3, pgs.353-358, ver página 354. * |
| R. J. MORTIMER et al., "{}Electrochromic organic and polymeric materials for display applications"{}, Displays, 2006, vol. 27, n$^{o}$ 1, pgs. 2-18, ver Apartado 3. * |
| R. MARCILLA et al., "{}Tailor-made polymer electrolytes based upon ionic liquids and their application in all-plastic electrochromic devices"{}, Electrochem. Commun., 2006, vol. 8, n$^{o}$3, pgs. 482-488. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2239626A4 (en) | 2011-08-03 |
| EP2239626B1 (en) | 2012-08-22 |
| ES2324807A1 (es) | 2009-08-14 |
| EP2239626A1 (en) | 2010-10-13 |
| US20110003070A1 (en) | 2011-01-06 |
| WO2009095507A1 (es) | 2009-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2324807B1 (es) | Composiciones electrocromicas basadas en viologenos formulables y aplicables a temperatura ambiente. | |
| Madasamy et al. | Viologen-based electrochromic materials and devices | |
| Thakur et al. | Hybrid materials and polymer electrolytes for electrochromic device applications | |
| JP6841657B2 (ja) | エレクトロクロミック組成物 | |
| JP6898100B2 (ja) | エレクトロクロミック組成物 | |
| BR112013022298B1 (pt) | módulo eletrocrômico estável | |
| CN102939327B (zh) | 光学膜以及使用光学膜的显示装置 | |
| US7184198B2 (en) | Display element | |
| US7884995B2 (en) | Electrochromic device having an improved fill port plug | |
| US8824048B2 (en) | Anisotropic dye layer, coordination polymer for anisotropic dye layer and polarization element, and polarization control film, polarization control element, multi-layer polarization control element, ellipse polarization plate, light emission element, and method for controlling polarization properties employing the anisotropic dye layer | |
| CN107429158A (zh) | 电致变色化合物、电致变色组合物、电致变色元件和电致变色调光元件 | |
| TW200925213A (en) | Crosslinked body, color compensating filter, optical member, image display device and liquid crystal display device | |
| JP2016536410A (ja) | 電子装置用の硬化性組成物及びその使用 | |
| KR101579340B1 (ko) | 광변색성 및 이색성을 갖는 유기발광소자용 편광판 및 이를 포함하는 유기발광소자 표시장치 | |
| KR102078481B1 (ko) | 전기 변색 소자 및 이의 제조 방법 | |
| US10564338B2 (en) | Polarizing plate, liquid crystal display device having the same, and method of manufacturing polarizing plate | |
| Do et al. | Design of highly stable and solution-processable electrochromic devices based on PEDOT: PSS | |
| CN108251099A (zh) | 一种光照下可凝胶化且自修复的电致变色溶液及其应用 | |
| WO2015102068A1 (ja) | 吸水材及びその製造方法。 | |
| US11079647B2 (en) | Electrochromic display element, optical filter, lens unit, and imaging device | |
| Meng | Organic Electronics for Electrochromic Materials and Devices | |
| JP4824935B2 (ja) | ゲル状電解質、及びそれを用いたエレクトロクロミック素子 | |
| Gao et al. | Ultrafast Photochromic Self‐Healing Polymer Gels with Tunable Fluorescence | |
| JPS59113422A (ja) | 全固体型エレクトロクロミツク表示装置 | |
| JP2019168683A (ja) | エレクトロクロミック表示素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090814 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2324807B1 Country of ref document: ES |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20161207 |