專利名稱：一種聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電致變色材料領(lǐng)域，具體涉及一種聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法。
背景技術(shù)：
聚苯胺(PANI)是合成大分子化合物，因其主鏈上含有交替的苯環(huán)和氮原子，從而構(gòu)成一種特殊的導(dǎo)電高分子材料。共軛大分子聚苯胺處于中間氧化態(tài)，即氧化單元數(shù)等于還原單元數(shù)相等時，經(jīng)過質(zhì)子酸的摻雜作用可變成導(dǎo)體，與其它導(dǎo)電聚合物的摻雜不同的是，聚苯胺的質(zhì)子酸摻雜沒有改變主鏈上的電子數(shù)目，只是質(zhì)子進入高聚物主鏈上才使鏈帶正電，為維持電中性，陰離子也進入高聚物的主鏈，其導(dǎo)電性得到增強。聚苯胺因其良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)可逆性，且原料易得，合成方法簡便，及其獨特的摻雜現(xiàn)象等特性，被應(yīng)用于金屬防腐技術(shù)、電磁屏蔽技術(shù)、抗靜電技術(shù)、電致變色、傳感器元件、催 化材料和隱身技術(shù)等領(lǐng)域。與其他電致變色材料相比，聚苯胺電致變色材料顏色轉(zhuǎn)換速度快、斷電情況下具有長時間“記憶”功能、循環(huán)周期長等優(yōu)點，在電敏元件、汽車擋風(fēng)玻璃、建筑玻璃、智能窗及紡織等諸多領(lǐng)域。但是由于聚苯胺在普通溶劑中的溶解性極差，大大限制了其可加工性能。目前利用聚苯胺制備電致變色材料的方法之中，電化學(xué)聚合法不能大規(guī)模制備電致變色膜，聚苯胺膜與導(dǎo)電玻璃基底粘結(jié)性差，而且膜的力學(xué)性能也比較差；原位聚合法對不同材質(zhì)的基底成膜、電致變色性能都有很大的影響；普通乳液法制備聚苯胺時需要經(jīng)過破乳、過濾、洗滌、溶劑、制膜等繁雜的后處理過程，不僅生產(chǎn)成本有所增加，而且不利于規(guī)?；a(chǎn)。專利申請?zhí)?01210087341. 8，專利名稱為一種聚苯胺復(fù)合電致變色膜器件的制備方法，該專利申請中采用乳液法制備聚合聚苯胺時，在反應(yīng)器中加入十二烷基苯磺酸和蒸餾水乳化，再加入聚乙烯醇水溶膠攪拌后加入苯胺單體，因為聚乙烯醇比較粘稠，不容易攪拌均勻，這樣造成聚乙烯醇在溶液中分布不均勻，影響聚苯胺的質(zhì)量。本發(fā)明將聚苯胺導(dǎo)電材料的電致變色性能與織物相結(jié)合做成電致變色器件的方法尚未見報道，而且合成反應(yīng)得到的聚苯胺乳液全部被利用起來，不造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法，該制備方法的可操作性強，設(shè)計的電致變色器件柔軟性好、應(yīng)用范圍廣。該聚苯胺采用乳液法聚合而成，可直接使用且分散性好，能在摻錫氧化銦薄膜表面形成穩(wěn)定、均勻的膜層。本發(fā)明聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法如下( I)將摻錫氧化銦薄膜先后浸泡于乙醇溶液和去離子水中進行超聲波處理，并用氮氣吹干；(2)將摻錫氧化銦薄膜的導(dǎo)電層面上涂抹聚苯胺乳液，干燥后在涂有聚苯胺乳液的那面薄膜上繼續(xù)涂抹聚甲基丙烯酸甲酯基凝膠電解質(zhì)；(3)將步驟(2)中得到的摻錫氧化銦薄膜的涂抹聚甲基丙烯酸甲酯基凝膠電解質(zhì)的那面與導(dǎo)電基布粘合，密封并烘燥。所述步驟(I)中的超聲波處理時間為3-7分鐘，乙醇溶液的體積濃度為90%-95%，主要目的是去除摻錫氧化銦薄膜上的雜質(zhì)。所述步驟(2)中，采用旋轉(zhuǎn)涂抹法，將靜置消泡后的聚苯胺乳液涂抹到摻錫氧化銦薄膜上，并在溫度為20°C -30°C的條件下干燥。本法采用SJT-B型臺式數(shù)顯勻膠臺將聚苯胺乳液涂抹到摻錫氧化銦薄膜上。所述步驟(3)中的烘干溫度為60°C _80°C，烘干時間為2-3小時。所述步驟(3)中的導(dǎo)電基布為鍍銀導(dǎo)電基布或鍍銅導(dǎo)電基布。 本發(fā)明所用的聚甲基丙烯酸甲酯基凝膠電解質(zhì)的電導(dǎo)率達O. 4X10_3
O.7 X 10_3S/cm，所以非常適合作為電致變色器件的電解質(zhì)。所述步驟(2)中的聚苯胺乳液的制備方法，具體步驟包括(a)將聚乙烯醇溶于去離子水中，配制成4wt% _6wt%的聚乙烯醇水溶液，加熱并緩慢攪拌，充分溶解后冷卻；(b)在冷卻的聚乙烯醇水溶液中加入十二烷基苯磺酸和苯胺單體，攪拌至均勻乳白色液體產(chǎn)生為止；(C)再將過硫酸銨水溶液緩慢滴加到該乳白色液體中，攪拌混合液直至聚合反應(yīng)結(jié)束為止。所述步驟(b)中的聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸和苯胺單體重量比為1:0. 4
O.7:0. I O. 3，攪拌速度為 1800-2500rpm。所述步驟(c)中的過硫酸銨水溶液的濃度為0.22 O. 40mo 1/L，加入量為5-10ml，滴加時間為20-30分鐘，過硫酸銨與苯胺單體的重量比為2 3。所述步驟(C)中的攪拌轉(zhuǎn)速為1800_2500rpm ;混合液的攪拌時間為8_12小時。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的制備電致變色器件的方法的可操作性強，工藝簡單，且設(shè)計的電致變色器件的顏色的可逆變化及色變靈敏度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、柔軟性好、應(yīng)用范圍廣，可廣泛用于工業(yè)檢測與監(jiān)控、醫(yī)療衛(wèi)生等，也可制作成新型信息顯示器件，如廣告板，大顯示屏幕、儀表盤等；該電致變色器件由四部分組成，導(dǎo)電織物取代了原來的離子存儲層和導(dǎo)電層，結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化；本發(fā)明所用到的聚苯胺采用乳液法聚合而成，可直接使用且分散性好，能在摻錫氧化銦薄膜表面形成穩(wěn)定、均勻的膜層；本發(fā)明所采用的聚苯胺原料的價格低廉，聚苯胺乳液充分利用，不造成二次污染，有效降低了生產(chǎn)成本。


圖I是本發(fā)明聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的結(jié)果示意圖。圖2是聚苯胺-鍍銅導(dǎo)電基布的電致變色器件的循環(huán)伏安曲線圖。圖I中1.摻錫氧化銦薄膜，2.電致變色層(聚苯胺膜)，3.凝膠電解質(zhì)層，4.導(dǎo)電織物層，5.陽極，6.陰極，7.電源。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步說明原料準備聚乙烯醇(生產(chǎn)商日本合成化學(xué)，型號AH-26)、苯胺單體、十二烷基苯磺酸、過硫酸銨，鍍銅導(dǎo)電基布、鍍銀導(dǎo)電基布。實施例I聚苯胺-鍍銅導(dǎo)電基布的電致變色器件的制備I、聚苯胺乳液的制備將重量為I. 5克的聚乙烯醇溶于30ml溫度為60°C的去離子水中，加熱并低速攪拌，直至聚乙烯醇完全溶解成無色透明溶液，并冷卻備用；在冷卻的聚乙烯醇水溶液中先后加入O. 77克十二烷基苯磺酸和O. 2克苯胺單體，以2500rpm的轉(zhuǎn)速進行攪拌，直至產(chǎn)生乳 白色液體為止；在乳白色液體中緩慢滴定含O. 52克過硫酸銨的水溶液10ml，30分鐘內(nèi)滴加完畢，在滴加的同時以2500rpm的轉(zhuǎn)速攪拌乳液，使過硫酸銨水溶液在反應(yīng)液中分散均勻。乳液繼續(xù)攪拌10小時，聚合反應(yīng)結(jié)束后將聚苯胺乳液靜止12小時備用。過硫酸銨水溶液為氧化劑，因乳液的粘度較大，一次性加入過硫酸銨水溶液會使其分散不均勻，影響反應(yīng)的進行，因此需緩慢滴定，目的在于使氧化劑充分分散在反應(yīng)液中，有利于反應(yīng)的快速進行。2、電致變色器件的制備將摻錫氧化銦薄膜浸泡于濃度為95% (v/v)的乙醇溶液中并進行超聲波處理5分鐘，然后再將摻錫氧化銦薄膜浸泡于去離子水并進行超聲波處理5分鐘，最后用氮氣將摻錫氧化銦薄膜吹干備用。進行超聲波處理后摻錫氧化銦薄膜上的雜質(zhì)基本去除了，有利于后續(xù)聚苯胺乳液的均勻涂抹。采用SJT-B型臺式數(shù)顯勻膠臺將靜置消泡后的聚苯胺乳液，均勻涂抹到經(jīng)過前置處理過的摻錫氧化銦薄膜的導(dǎo)電層的那面上，并常溫下干燥。然后在涂有聚苯胺的那面膜外繼續(xù)涂抹聚甲基丙烯酸甲酯基凝膠電解質(zhì)，將鍍銅導(dǎo)電基布和涂有聚甲基丙烯酸甲酯基凝膠電解質(zhì)的那面膜粘合，輕輕壓緊，擠出層與層之間的氣泡，然后用保鮮膜密封包裹后在60°C烘箱中烘燥3小時，取出并靜置5小時即得聚苯胺-鍍銅導(dǎo)電基布的電致變色器件。所用的聚甲基丙烯酸甲酯基凝膠電解質(zhì)的電導(dǎo)率可高達0.692X10-3S/cm，所以非常適合作為電致變色器件的電解質(zhì)。3、測試結(jié)果使用CHI 600D型電化學(xué)工作站來測試該聚苯胺-鍍銅導(dǎo)電基布的電致變色器件的電化學(xué)性能。線性掃描電壓-1. 5V-1. 5V，掃描速率50mV/s，得到如圖2所示的循環(huán)伏安曲線圖。該聚苯胺-鍍銅導(dǎo)電基布的電致變色器件的電致變色現(xiàn)象明顯，顏色由淺到深發(fā)生變化，并且這種變化過程是可逆的。隨著電壓由-I. 5V至I. 5V的逐漸變化，聚苯胺逐漸從還原態(tài)轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)，膜層顏色從淡綠-綠色-墨綠色，當(dāng)電壓為I. OV時，聚苯胺已處于完全氧化態(tài)，膜層顏色已經(jīng)轉(zhuǎn)化為墨綠色，之后再增加電壓，不再有電致變色現(xiàn)象產(chǎn)生。實施例2聚苯胺-鍍銀導(dǎo)電基布的電致變色器件的制備僅將實施例I中的鍍銅導(dǎo)電基布換成鍍銀導(dǎo)電基布，其他實驗步驟及原料加入量均不變，重復(fù)實驗，制得聚苯胺-鍍銀導(dǎo)電基布的電致變色器件，結(jié)果同實施例I。
權(quán)利要求
1.一種聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法，其步驟包括 (1)將摻錫氧化銦薄膜先后浸泡于乙醇溶液和去離子水中進行超聲波處理，并用氮氣吹干； (2)將摻錫氧化銦薄膜的導(dǎo)電層面上涂抹聚苯胺乳液，干燥后在涂有聚苯胺乳液的那面薄膜上繼續(xù)涂抹聚甲基丙烯酸甲酯基凝膠電解質(zhì)； (3)將步驟(2)中得到的摻錫氧化銦薄膜的涂有聚甲基丙烯酸甲酯基凝膠電解質(zhì)的那面與導(dǎo)電基布粘合，密封并烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的超聲波處理時間為3-7分鐘，乙醇溶液的濃度為90% -95%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中，將靜置消泡后的聚苯胺乳液，采用旋轉(zhuǎn)涂抹法涂抹到摻錫氧化銦薄膜上，并在溫度為20°C _30°C的條件下干燥。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的聚甲基丙烯酸甲酯基凝膠電解質(zhì)電導(dǎo)率為O. 4X IO-3 O. 7X IO-3S/cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的烘干溫度為60°C _80°C，烘干時間為2-3小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法，其特征在于步驟(2)中的聚苯胺乳液的制備方法包括如下步驟 (a)將聚乙烯醇溶于去離子水中，配制成4wt%_6wt%的聚乙烯醇水溶液，加熱并緩慢攪拌，充分溶解后冷卻； (b)在冷卻的聚乙烯醇水溶液中加入十二燒基苯磺酸和苯胺單體,攪拌至乳白色液體產(chǎn)生為止； (c)再將過硫酸銨水溶液緩慢滴加到該乳白色液體中，攪拌8-12小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法，其特征在于所述步驟(b)中，聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸和苯胺單體的重量比為1:0. 4 O. 7:0. I O. 3，攪拌速度為 1800-2500rpm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法，其特征在于所述步驟(c)中的過硫酸銨水溶液的濃度為O. 22 O. 40mo 1/L，過硫酸銨與苯胺單體的重量比為2 3，過硫酸銨的滴加時間為20-30分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法，其特征在于所述步驟(c)中的攪拌速度為1800-2500rpm。
全文摘要
本發(fā)明涉及電致變色材料領(lǐng)域，具體涉及一種聚苯胺導(dǎo)電織物的電致變色器件的制備方法，將摻錫氧化銦薄膜先后浸泡于乙醇溶液和去離子水中進行超聲波處理，并用氮氣吹干；將摻錫氧化銦薄膜的導(dǎo)電層面上涂抹聚苯胺乳液，干燥后在涂有聚苯胺乳液那面薄膜上繼續(xù)涂抹聚甲基丙烯酸甲酯基凝膠電解質(zhì)；將涂有聚甲基丙烯酸甲酯基凝膠電解質(zhì)的那面與導(dǎo)電基布粘合，密封并烘干，即得電致變色器件。該電致變色器件由四部分組成，導(dǎo)電織物取代了原來的離子存儲層和導(dǎo)電層，結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化，其顏色的可逆變化及色變靈敏度高、化學(xué)穩(wěn)定性高、柔軟性好、應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明所用到的聚苯胺乳液可直接使用且分散性好，能在摻錫氧化銦薄膜表面形成穩(wěn)定、均勻的膜層。
文檔編號G02F1/15GK102902124SQ20121039866
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者辛斌杰, 王香琴, 張邱平, 傅本勝, 許鑒, 林蘭天 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)