新型聚甲亚胺材料的合成及其性能研究

来源 :沈阳化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:danxiaoni
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我们的世界因色彩的多变而更加地精彩,五彩缤纷世界的形成正是因为物质在不同波长下对光的吸收和反射存在着差异。在外加电压或电场作用下材料的颜色发生可逆变化,电致变色材料应运而生。因为其具有明朗的应用前景,广泛的应用领域等优势,使电致变色材料的研究变得狂热。电致变色材料在电致变色智能窗、信息显示器件、光通信、生物医学、战争中的伪装材料、装置中的光电开关、航天器的热控制和热发射探测器等方面都有应用,但产品因为价格昂贵、柔性化差等问题很难做到大规模生产。三苯胺(TPA)及其衍生物作为一种有前途的光电子分子引起了人们的极大关注,这些材料被认为在电子领域具有很大的应用前景。TPA由于其高的热稳定性和形态稳定性且易于经历氧化过程以形成稳定的自由基阳离子,并且该过程伴随着显着的颜色变化。此外,螺旋桨状TPA结构抑制分子间聚集,有效地提高了该化合物的溶解性和加工性。含有TPA基团的共轭聚合物电致变色(EC)材料由于其高的溶解性,高的热稳定性,优异的光学性质,快速的颜色转换和优异的循环可逆性而吸引了大量科学家的兴趣。这些聚合物主要包括聚(1,4-亚苯基亚乙烯基)(PPV)、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚芴(PF)、聚甲亚胺(PAM)和其他主要实例。与需要昂贵的前体和严格控制的合成条件的PPV、PPY、PTH、PF的合成相比,基于TPA的聚甲亚胺电致变色(PAM-EC)材料表现出各种优点,例如合成方便,纯化简便和产率高。在不牺牲这些材料的有利性质的情况下,可以有效地提高溶解度和所得的成膜性能。此外,PAM(醛和胺)的末端可以容易且有目的地被官能化。因此,PAM似乎优于其他EC共轭聚合物使应用前景变得光明。本文通过一新的电活性二胺3”-三氟甲基-4,4’-二氨基-4”-N-咔唑基三苯胺(IV)与各种二甲醛如对苯二甲醛(Va),1,3-间苯二甲醛(Vb),邻苯二甲醛(Vc),4,4’-二甲酰基三苯胺(Vd)直接缩聚反应制备了一系列的新型聚甲亚胺(PAMs)VIa~VId。并引入除TPA结构,还引入了咔唑、三氟甲基(-CF3)基团。一系列基团引入侧链进一步改善聚合物的溶解性、光学透明性,且不影响主链共轭。所合成的PAMs都易溶于DMF、DMAC、NMP、CHCl3和THF。现代热分析(DSC)显示高玻璃化转变温度(Tgs,237~271℃)。热重分析(TGA)显示所有PAM均稳定,在氮气气氛中升温(444~483℃)5%重量损失。PAM显示出强烈的黄绿荧光,并且PAM在CHCl3中的荧光量子产率为约0.018~0.845%。PAM的颜色根据p H值而变化。通过循环伏安法确定这些聚合物的最高占据分子轨道(HOMO)能级-5.09~-5.29 e V和最低未占分子轨道(LUMO)能级在-2.47~-3.18 e V(相对于真空水平)。PAM的颜色可以通过在0.0~1.3 V的电位氧化作用下从最初的黄色到红色,在电位升到1.5 V之后变为紫色。并且还发现具有p H和化学掺杂的多种可逆颜色变化。我们还研究了在酸碱或化学掺杂下的紫外光谱,红外光谱和比色法比较了一系列PAM的颜色、吸光度和透过率变化。表明了新型PAM电致变色材料的广泛应用前景。
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