Page 84 - 《精细化工》2023年第8期

·1698· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

NIPAM improved the flexibility and hydrophobicity of PEDOT:PSS conductive polymer, while the
electrochromic device using PEDOT:P(SS-co-NIPAM) as ion storage layer could maintain excellent
electrochromic performance.
Key words: poly(3,4-ethylenedioxythiophene); electrochromism; flexibility; hydrophobicity; conductive
polymer; functional materials

聚 3,4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐 （PEDOT: PSA 导电聚合物，发现 AA 掺杂能在不降低薄膜导
PSS）导电聚合物薄膜的透光性好、电导率高、离子 电性和透光率的条件下，明显提高薄膜耐水性和环
储存量大、离子嵌入/脱出速度快、可逆性好 [1-3] ，通 境稳定性。LEE 等 [23] 将 PEDOT:PSS 的乙二醇分散液
过外加电流等方式改变聚合物的掺杂状态后，薄膜 与聚丙烯酰胺（PAAm）凝胶化，制备了 PEDOT:
的颜色会发生可逆变化，这些特点使 PEDOT:PSS PSS-PAAm 有机凝胶，该凝胶具有较好的导电性，
薄膜常作为离子储存层应用于电致变色器件中 [4-6] 。 且可拉伸至 400%，即使反复拉伸至 50%，其电导率
离子储存层也称对电极层，主要用于储存电致变色 对应变的敏感性也极低。其他掺杂剂，如联氨 [24] 、苯
[26]
器件变色前后产生的阳离子，维持体系内的电荷平 乙烯 [25] 、马来酸（MA） 、二甲基亚砜（DMSO） [27-28]
衡 [7-8] 。目前，常用的离子储存材料主要有金属氧化 也被用于改性 PEDOT:PSS。
物 [9-10] （如 TiO 2 、NiO x 等）、普鲁士蓝 [11] 和导电聚 目前，虽然对 PEDOT:PSS 的改性研究较多，但
合物（如 PEDOT:PSS）以及一些自由基聚合物。TiO 2 、 同时提高 PEDOT:PSS 的柔韧性和疏水性的研究较
NiO x 等金属氧化物薄膜用作离子储存层时，加工十 少，尤其是将改性后 PEDOT:PSS 导电薄膜作为离子
分复杂，制备工艺常涉及高度真空或高温（>500 ℃） 储存层应用于电致变色器件的研究更少。为了改善
等严苛条件，制作成本比较昂贵 [12-13] 。普鲁士蓝用作 PEDOT:PSS 导电聚合物薄膜的耐水性和柔韧性，提
离子储存层时表现出良好的氧化还原能力及优异的记 高其环境稳定性和在油性基底上的成膜性，并拓宽
忆效应，但其循环寿命比较短，容量利用率也较小， 其在柔性显示领域的应用，以小分子 N-异丙基丙烯
其晶格结构与离子尺寸的匹配性在一定程度上制约 酰胺（NIPAM）对 SS 进行改性，制备具有不同
了持续的离子嵌入性能 [14] 。目前，聚噻吩系导电聚合 NIPAM 摩尔分数的导电聚合物 P(SS-co-NIPAM)，
物材料 PEDOT:PSS 因具有制备简单、工艺成熟、成 具体反应式如下所示。
本低廉的优点成为最具潜力的离子储存层材料之一。
TAHTALI 等 [15] 以 PEDOT:PSS 为离子储存层制
备了电致变色器件，发现通过调整 PEDOT:PSS 薄膜
厚度与变色层材料厚度的比例，可显著提高器件着
色效率并缩短响应时间。LV 等 [16] 以聚{4,4′,4″-三
[4-(2-二苯基)苯基]胺}（PTBTPA）为电致变色层，

以 PEDOT:PSS 为离子储存层制备了全固态聚合物
而后与 EDOT 共聚制得共聚物 PEDOT:P（SS-co-
电致变色器件，发现 PEDOT:PSS 薄膜厚度越大，离
NIPAM），探究共聚物中 NIPAM 摩尔分数对共聚
子储存能力越强，但透光性能越差。可见，离子储
物薄膜柔韧性、疏水性、电导率以及透光率等的影
存层对器件光学对比度、响应时间和透光率等均有
响，并以最佳改性比例薄膜为离子存储层制备电致
不可忽视的影响。但 PEDOT:PSS 分子中含有大量亲
变色器件，探究器件光学对比度和循环稳定性等的
水的 PSS 链段，容易吸潮，使薄膜耐水性降低，影
变化，为高循环稳定性柔性电致变色器件的发展提
响器件循环的稳定性，并且 PEDOT:PSS 分子链呈刚
性，限制了其在柔性显示领域的应用 [17-20] 。 供材料支持。
近年来，国内外研究人员对 PEDOT:PSS 的改性 1 实验部分
进行了大量的研究。王明晖等 [21] 探究了不同掺杂剂
（丙三醇、山梨醇、二甲基亚砜等）对 PEDOT:PSS 1.1 试剂与仪器
薄膜结构和性能的影响，发现掺杂后的 PEDOT:PSS 对苯乙烯磺酸钠（NaSS，质量分数 90%）、
薄膜聚集态结构均未发生变化，但薄膜电导率、透 NIPAM、六水合硫酸亚铁（FeSO 4 •6H 2 O）、过硫酸
光率等性能均有明显的提高。CAI 等 [22] 先将丙烯酸 钠（Na 2 S 2 O 8 ）、甲苯（C 7 H 8 ）；γ-丁内酯（质量分
钠（AA）与对苯乙烯磺酸盐（SS）共聚，制得共聚 数≥99%），德国默克公司；高氯酸锂（LiClO 4 ），
物 PSA，然后以 PSA 掺杂 PEDOT，制备了 PEDOT- 无水级，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；3,4-