光致变色材料制备

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1、光致变色材料制备与合成摘要：本文针对光致变色材料这一新型材料，综述了光致变色材料的变色原理及分类，并着重对含氧、氮、硫杂螺环结构的光致变色化合物研究进展，有机光致变色高分子材料的加工方法、性能优劣及研究进展进行了论述，最后对光致变色材料的应用前景进行了总结和展望。关键词：光致变色有机光致变色材料含氧、氮、硫杂螺环结构的光致变色化合物1光致变色原理[[]光致变色现象（对光反应变色）指一个化合物（A）受一定波长（1）光的照射，进行特定化学反应生成产物（B）,其吸收光谱发生明显的变化；在另一波长（2）的光照射下或热的作用下，

2、又恢复到原来的形式：严格意义上的光致变色化合物的主要结构形式有两种：1）光致变色材料分子作为侧链基团直接或通过间隔基与主链大分子相联；2）光致变色材料分子作为主链结构单元或共聚单元而形成聚合物但随着研究的不断深入，变色材料种类和结构形式也不断扩大，也有人认为将光致变色化合物添加到聚合物中形成聚合物的类型添加进来，但此种形式仍存在广泛争议光致变色材料发展至今，按照不同判别标准其分类方式多种多样如果按照材料光反应前后颜色不同分类，可分为正光色性类和逆光色性类两种；而按照变色机理进行分类时，则可分为T类型和P类型；P类型材料

3、的消色过程是光化学过程，有较好的稳定性和变色选择性[2】。但应用最广泛的分类方法则是按照材料物质的化学成分进行分类，即分为无机化合物和有机化合物两大类[3]它主要有三个特点：①有色和无色亚稳态问的可控可逆变化；②分子规模的变化过程；③亚稳态间的变化过程与作用光强度呈线性关系。光致变色反应中的成色和消色过程的速度和循环次数（即抗疲劳性）是其实际应用的决定性因素。光致变色材料要想真正达到实用化，还必须满足以下条件：①A和B有足够高的稳定性；②A和B冇足够长的循环寿命；J^CHOCHRbaseI丫.]=几chqRX，6利用类

4、似的方法,合成了许多螺毗喃类化合物及其衍生物2004〜2007年孟继8OHOH9图2光致变色螺环化合物典型代表物本等合成一系列的光致变色螺环化合物其典型代表物2所示.总乙螺毗喃化合物合成方法已基本成熟，今后应加强螺毗喃的修饰和化合物的设计研究，通过改变合成方法减少对环境的影响，以进一步提高产品纯度、收率和热稳定性•2.2俘精酸酹类2.2.1简介俘精酸酹是芳取代的二亚甲基丁二酸配类化合物的统称，是最早被合成的有机光致变色化合物之一。222俘精酸酉干的制备4999年，Kiji[10]等报道了通过仁4一双杂环取代的丁块一1,

5、4■二醇的碳基化的方法来合成双杂环俘精酸酊化合物。反应以Pd为催化剂，在高温高压下进行。该方法开辟了一条合成双杂环俘精酸配的新路径，但合成条件苛刻，难以推广。反应式如下图：ohv.俘精酸酹的合成近来，Asiri等通过二乙基丁二酸盐与3,5一二甲氧基苯甲醛的两步连续stobbe缩合，制备出一种苍黄俘精酸阡。在固态和溶液中，这种俘精酸阡在366啪光照射下都能变为粉红色。在所给的基本条件下其与丙二月青缩聚时，发生Knovenagel类型的反应，开环生成亚甲基月青衍生物。后者在366nrn紫外光照射下转换为红外活性的1.8a-

6、DHN衍生物。当溶剂的极性增强时，此1.8a・DHN衍生物发生显著的正溶剂化显色现象。门克内木乐等对俘精酸酊•的光致各向异性进行了研究，将一种毗咯取代俘精酸酉干掺杂于PMMA中形成薄膜，用650nm线偏振激光照射薄膜，在由呈色态转变为无色态时发生光致各向异性。实验证明，这种毗咯俘精酸酉干/PMMA薄膜经偏振光诱导后在633nm处具有正单轴晶体特性，光轴方向平行于激发光振动方向。这种各向异性在室温下可保存4〜2天，用垂直于原偏振方向上的光或偏振光的照射可使各向异性消失。当样品中存储的信息被彻底擦除后，光致各向异性可重新产

7、生，材料表现出较好的抗疲劳性。这一结果为俘精酸酹材料在光信息处理方面的应用提供了实验数据。闻起强等首次报道了通过两步传统的Stobbe缩合反应合成双峡喃俘精酸酹化合物。其所得结果与Kiji报道的不同之处在于:Kiji方法所得的双杂环俘精酸酹化合物的结构为ZZ式，而同起强等合成的双吠喃俘精酸酥化合物的结构为EE式，两个反应中心的距离分别是0.3394nm和0.3406nm,有利于光致变色周环化反应的发生。此目标产物和成色体的最大吸收峰分别为定的实验条件下仅观察到成色体和开环体之间的转化，368nm和489nm,在一这预示

8、着此化合物可能具有良好的抗疲劳性能。俘精酸酹具有良好的热稳定性和抗疲劳性，室温下能循环3万次。但是对这类化合物的结构与动力学关系目前还不是很清楚，还需深入研究。3有机光致变色高分子材料3.1有机光致变色材料的制备光致变色高分子材料可以通过两种途径来制造，一种是通过化学共聚或接枝[12]反应，将光致变色结构单元连接在聚合物的主链或支