电致变色/电控荧光双功能聚合物的合成及性能研究

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电致变色是指材料在电化学氧化还原的过程中,发生可逆的光学变化。目前已成功应用于智能窗及显示器等领域。相比于电致变色材料,电控荧光材料发展较晚,目前仍处于实验室研究阶段。为增加电刺激相应材料的应用领域,需要设计具有高对比度、优异稳定性、快速响应的电致变色和电控荧光的双功能材料。将大体积、三维的三苯胺引入到聚合物骨架中,可以提高聚合物的溶解性和加工性。同时,含有三苯胺的聚合物在电化学氧化还原的过程中,会发生可逆的颜色变化。并且三苯胺阳离子自由基具有荧光淬灭的性质,可以通过三苯胺的氧化还原来控制材料的荧光开关。本文从分子设计的角度出发,合成了几种含有三苯胺的电致变色/电控荧光双功能聚合物,主要分为以下三个部分:(1)合成了含有“二苯胺-芴”结构的二酚单体,并由此制备出一系列聚芳酯PAR。该系列聚芳酯可以由简单的溶液法制备出透明的薄膜。在电致变色的过程中,聚芳酯PAR展现出“无色-灰绿色”可逆的颜色变化。其中由间苯二甲酰氯制备得到的聚芳酯PAR-b具有较强的荧光,并且可以通过外加电压进行可逆的调控。(2)设计合成了含有“苯氧基-二苯胺-芴”结构的二胺单体,并由此制备出一系列聚酰胺PA-?。该系列聚酰胺在可见光区具有较高的透过率,450nm处透过率大于90%。特别地,由环己烷二酸制备得到的聚酰胺PA-?a,具有较强的固态荧光(14.5%)。聚酰胺PA-?a在电致变色与电控荧光过程中均具有高的对比度与快的响应速度。(3)设计合成了含有“三苯胺-酰胺-三苯胺”结构的二胺单体,并与环己烷二酸制备出一种聚酰胺PA-??。聚酰胺PA-??在极性溶剂中具有优异的溶解性。在电化学氧化还原的过程中,具有两对可逆的氧化还原峰,并且表现出“淡黄色-绿色-蓝色”可逆的颜色变化。聚酰胺PA-??的第一重变色具有较好的稳定性,在经过100次转换后只有4%的衰减。聚酰胺PA-??的荧光可以通过电化学氧化还原进行可逆的调控,在经过100次转换后,荧光开关的稳定性只有微小的改变。
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