含三苯胺基团聚硅氧烷薄膜电致变色性能研究
发布时间：2020-05-16 02:02
【摘要】：聚合物电致变色材料具有非凡的变色效率,高循环次数,快转换能力和同种材料的多颜色变化,通过化学修饰可改变带隙和颜色,低成本以及制备工艺简单。但是他们具有溶解性低导致的成膜困难、在大面积加工时的薄膜不均匀性、与基底结合能力弱等缺点,限制了他们的应用和研究。本文以三苯胺电致变色功能基团为主要研究对象,通过将三苯胺基团引入聚合物链中,解决三苯胺单体制备薄膜方法复杂,可加工性差,且成膜后易结晶,影响薄膜性质的缺点。在三苯胺功能基团上引入不同种类取代基,优化材料的能带、溶解性、热稳定性、电致变色、荧光等性能。将三苯胺基团作为官能团引入到聚氨酯和环氧聚合物中,改善三苯胺在有机溶剂中的溶解性,进一步提高材料的可加工性。溶解性测试表明,该系列聚氨酯和环氧聚合物在大部分有机溶剂中室温即可溶解,其中环氧聚合物的溶解性更要优于聚氨酯的溶解性。扫描电镜结果显示,通过滴涂法得到的聚合物薄膜表面均匀,成膜性良好。电致变色测试结果表明,环氧聚合物的着色时间在2~4s之间,褪色时间在3~5s之间,变色效率为48、28、191、97和220cm~2C~(-1);聚氨酯聚合物的着色时间在2~4s之间,褪色时间在2~5s之间,变色效率为67、107、12、159和230cm~2C~(-1)。通过聚甲基氢硅氧烷分别与四种含三苯胺烯基单体经过硅氢加成反应得到一系列新型含三苯胺功能基团聚硅氧烷。通过聚甲基氢硅氧烷的引入,该系列聚硅氧烷薄膜的水相接触角均大于90°,具有疏水性;聚合物薄膜与ITO导电玻璃基底之间的结合力更好;薄膜在未氧化状态下显示无色或者浅黄色,氧化态下分别显示了红、绿、蓝三原色。电致变色测试结果表明,聚硅氧烷薄膜的着色时间和褪色时间都在3~5s之间,变色效率分别为192、159、107和129cm~2C~(-1)。聚合物薄膜在150℃时仍显示出较好的电阶跃循环稳定性,可应用于更宽温度范围或更多循环次数。通过快捷简便的一锅法硅氢加成反应合成聚(吩噻嗪-叔丁基-三苯胺)硅氧烷P(PT-TB-TPA)Si。电致变色测试结果表明,该聚合物薄膜在电氧化后颜色从无色透明在0.9V变成红色,然后在1.1V变成紫色,显示出多颜色电致变色性质。薄膜在753nm时的着色时间为4.48s,褪色时间为3.05s,变色效率为137cm~2C~(-1),并且在150℃高温时该聚合物薄膜的电阶跃性能比较稳定,拓宽了聚合物薄膜可使用的温度范围。将电致变色变色功能基团噻吩基三苯胺基团和电致荧光功能基团芴基通过共价键方式同时引入到聚硅氧烷聚合物中,得到聚(吩噻嗪-芴基-三苯胺)硅氧烷P(PT-FL-TPA)Si。该聚合物薄膜同时具有电致变色性能和电致荧光开关性能。不同电压下的荧光发射谱结果表明,该聚合物在电压升高时出现荧光猝灭现象,显示出荧光开关性能。电致变色测试结果表明,随着电极电压的增加,聚合物薄膜的颜色从初始状态时的接近无色透明在1.1V左右的时候变为橙色。薄膜在866nm时的着色时间为1.25s,褪色时间为1.04s,变色效率为205cm~2C~(-1)。
【图文】：
主要研究无机氧化物电致变色材料[38要研究噻吩及衍生物材料的电致变色性能[42-45]。黑刘贵生和萧胜辉，主要研究含三苯胺基团聚合物材料岛科技大学聂广明对噻吩和吲哚电致变色材料有深的主要有美国弗罗里达大学 John R. Reynolds，主要材料的电致变色性能，并写了多篇关于电致变色方面大学 Mortimer R. J.，主要研究镍、钌化合物及含噻性能，并在 2011 年出版了一本叫做电致变色材料其的 Kaya，主要研究希夫碱及有机材料的电致变色工大学的 Lee, Pooi See 和 Lu Xuehong，主要研究三物电致变色器件[74-78]。印度的 deepa，对三氧化钨、DOT)、聚苯胺及有机无机复合等材料均有研究，并有较深的见解[79-82]。法国国家科学研究院 Rougier 物电致变色材料。[83-87]以及日本的 Kobayashi Norih变色材料具有详细的研究，[88-91]等等。
断裂成低分子化合物，而有机聚硅氧烷在受热氧化生成的是稳-Si 键，因此聚硅氧烷具有较好的热稳定性。另外，由于聚硅氧烷分以及偶极相互作用力与一般有机聚合物相比较弱，不会因为受热而的破坏，因此可以在一定温度范围内都保持其物理性能。图 1-7 中显示了聚二甲基硅氧烷的结构信息[172]，可以看到，，Si-O 键 1.64 ，大于 C-C 键的键长（1.54 ）；并且 Si-O-Si 的键角为 143°大于 C-C 的键角（109.5°）。并且 Si-O 键与 C-C 键相比，在扭转的的能量更小。所有这些因素，使聚硅氧烷链具有较好的柔顺性。同聚硅氧烷外侧排列的有机基团一般都是非极性的而使硅氧烷具有超聚硅氧烷在常见的有机溶剂中都具有较好的溶解性，因此其可以通溶剂中，采用旋涂、滴涂或者喷涂的简便可行的成膜方法来制备薄较好的成膜性，可以有效的降低聚硅氧烷聚合物的加工成本，并且之间的结合力也较好[130]，这些优异的性能都使聚硅氧烷具有很大的。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.2;O634.41
本文编号：2665973
【图文】：
主要研究无机氧化物电致变色材料[38要研究噻吩及衍生物材料的电致变色性能[42-45]。黑刘贵生和萧胜辉，主要研究含三苯胺基团聚合物材料岛科技大学聂广明对噻吩和吲哚电致变色材料有深的主要有美国弗罗里达大学 John R. Reynolds，主要材料的电致变色性能，并写了多篇关于电致变色方面大学 Mortimer R. J.，主要研究镍、钌化合物及含噻性能，并在 2011 年出版了一本叫做电致变色材料其的 Kaya，主要研究希夫碱及有机材料的电致变色工大学的 Lee, Pooi See 和 Lu Xuehong，主要研究三物电致变色器件[74-78]。印度的 deepa，对三氧化钨、DOT)、聚苯胺及有机无机复合等材料均有研究，并有较深的见解[79-82]。法国国家科学研究院 Rougier 物电致变色材料。[83-87]以及日本的 Kobayashi Norih变色材料具有详细的研究，[88-91]等等。
断裂成低分子化合物，而有机聚硅氧烷在受热氧化生成的是稳-Si 键，因此聚硅氧烷具有较好的热稳定性。另外，由于聚硅氧烷分以及偶极相互作用力与一般有机聚合物相比较弱，不会因为受热而的破坏，因此可以在一定温度范围内都保持其物理性能。图 1-7 中显示了聚二甲基硅氧烷的结构信息[172]，可以看到，，Si-O 键 1.64 ，大于 C-C 键的键长（1.54 ）；并且 Si-O-Si 的键角为 143°大于 C-C 的键角（109.5°）。并且 Si-O 键与 C-C 键相比，在扭转的的能量更小。所有这些因素，使聚硅氧烷链具有较好的柔顺性。同聚硅氧烷外侧排列的有机基团一般都是非极性的而使硅氧烷具有超聚硅氧烷在常见的有机溶剂中都具有较好的溶解性，因此其可以通溶剂中，采用旋涂、滴涂或者喷涂的简便可行的成膜方法来制备薄较好的成膜性，可以有效的降低聚硅氧烷聚合物的加工成本，并且之间的结合力也较好[130]，这些优异的性能都使聚硅氧烷具有很大的。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.2;O634.41
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 熊竹君;李凤仪;邓锋杰;;硅氢加成反应催化机理的研究进展[J];有机硅材料;2006年06期
本文编号：2665973
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