● 摘要
在众多导电高分子中,导电聚苯胺的电致变色性能备受人们的关注。因为其具有对比度高、响应时间短以及着色率高的优势,聚苯胺作为一种电致变色材料显示出了很好的研究和应用前景。但是由于聚苯胺分子为刚性分子,影响了其加工性能以及与电致变色器件中离子导体材料的相容性。而降低聚苯胺的分子链长度可以有效提高其加工性能。因此,针对以上缺点,本文设计合成了一种苯胺齐聚物与聚乙二醇的星型嵌段共聚物。
本论文旨在合成一种星型三臂嵌段共聚物,其中每臂都由苯胺四聚体和聚乙二醇单甲醚分子链构成,由中间体将两者连接起来。为了实现苯胺四聚体与中间体的反应,中间体有两种选择:三苯胺(TPA)或者4,4,4,-三氨基三苯胺(TAPA),但是TAPA价格非常昂贵。所以本论文着重研究了TPA作为中间体的实验方案,首先合成一端由丁二酸酐保护另一端带氨基的苯胺四聚体,然后与聚乙二醇单甲醚进行酯化反应,随后再与TPA反应制备星型嵌段共聚物目标产物。探索尝试了多种合成方式,最终找到了一种合成目标产物的有效途径。
本论文对每一步产物都进行了结构表征,并且对最终产物进行了电化学性能测试,测试手段包括红外光谱、核磁氢谱、紫外可见光谱、电化学工作站以及电导率测定仪。测试结果表明成功地合成了每一步中间产物及最终目标产物。循环伏安特性曲线以及电导率数据表明所制备的星型嵌段共聚物的电性能优异,可以与苯胺四聚体媲美,并且拥有和苯胺四聚体相同的氧化还原状态。
由于苯胺四聚体是一种典型的电致变色材料,得到的星型嵌段共聚物可以应用于电致变色器件,其中苯胺四聚体段作为电致变色层,PEG段作为离子的导体层。
与电致变色器件中常用的聚苯胺和PEG相比,本文所合成的星型嵌段共聚物构成的器件具有良好的相容性以及优异的加工性能。更重要的是,这种星型嵌段共聚物类型的电致变色器件的微观结构可以通过共聚物的自组装进行调节,从而有效调控所制备电致变色器件的性能。
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