光致变色高分子材料

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1、光致变色高分子材料胡书春（西南交通大学高分子研究所）提纲一.概述二.相关机理三.分类介绍四.科研设想一、概述本节内容光致变色高分子的定义光致变色高分子的分类光致变色高分子的研究进展光致变色高分子的应用前景1.光致变色高分子材料的定义在光的作用下能可逆地发生颜色变化的高分子材料称为光致变色高分子材料。这类材料在光照射下，化学结构会发生某种可逆性变化，因而对光的吸收光谱也会发生某种改变，从外观上看是相应地产生颜色变化。2.光致变色高分子材料的分类a.根据变色机理（后面详述）不同，分T类和P类。b.根据发色基团不同的分类，将在后续相关机理部分详细叙述。3.光致变色高分子材料研究进展引入侧链功能性染料

2、引入主链与高分子共混光致变色高分子材料其他功能高分子多功能高分子材料功能高分子材料发展水平评价结果名称评价值所处阶段分离膜52.0发展——活跃期导电性能材料46.2发展期磁性材料38.9初创——发展期溶致液晶材料37.3发展——活跃期光色互变材料35.5发展期电敏材料35.2发展期4.光致变色高分子材料应用前景护目镜，太阳镜。能自动调节室内光线的窗玻璃，建筑物装饰玻璃，光闸和伪装材料。在军事上可作为密写信息材料，伪装隐蔽色，动态图象显示等。Fig.光致变色与光子器件.caj二.相关机理本节内容光致变色基本原理光致变色存储信息基本原理3.可逆光调节基本原理1.光致变色基本原理光致变色包括光物理和

3、光化学过程变色。对于光物理过程变色，有机物质吸收光而激发生成分子激发态，主要是形成激发三线态，处于激发三线态的物质进行三线态——三线态跃迁，此时伴随有特征的吸收光谱变化而导致光致变色。对于光化学变色，其机理归纳在下表中顺反异构反应吸收波长红移氧化还原反应氧化态和还原态颜色不同离解反应环化反应吸收波长红移氢转移互变异构化反应2.光致变色存储信息基本原理状态1状态2被照射部分逆转为状态1，“0”未被照射部分仍处于状态2，“1”λ1λ23.可逆光调节作用的基本原理可逆光调节作用的实质性原理仍然是基于光致异构化的结果。通过光的作用使高分子发生异构变化，进而使其某一活性在“on”和“off”状态交替变化

4、。光力学现象也是一种光调节作用，在光色变化的同时，高分子还含有3~4%的尺寸变化，光照停止后会慢慢回复。光力学现象可将光能转化为机械能。三.分类介绍本节内容（分类介绍下列光致变色高分子）含亚甲胺结构类型含硫卡巴腙结构类型偶氮苯型聚联吡啶型含茚二酮结构型含噻嗪结构型含螺结构型物理掺杂型1.含亚甲胺结构类型在光照射下亚甲胺基邻位羟基上的氢发生分子内迁移，使顺式烯醇转化为反式酮，从而导致吸收光谱的变化。2.含硫卡巴腙结构类型目前主要集中为对苯基汞二硫腙络合物与苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酰胺等共聚。3.偶氮苯型光致变色由偶氮苯的顺反异构引起。a.含乙烯的偶氮化合物与其它烯类单体共聚。b.

5、高分子与重氮（或偶氮）化合物反应。c.偶氮二苯甲酸与其它的二元胺和二元羧酸共聚。d.把偶氮苯结构引入到聚肽的侧链中。4.聚联吡啶型在光照射下通过氧化—还原反应而变色。5.含茚二酮结构型2-取代-1，3-茚二酮在光照下几乎100%的异构化为亚烷基苯并呋喃酮。2-取代-1，3-茚二酮亚烷基苯并呋喃酮右图的化合物与聚乙酸乙酯反应，经酯交换作用制得（含茚二酮单元）的光致变色高分子。2-取代-1，3-茚二酮的异构化行为带羧基的茚二酮衍生物6.含噻嗪结构型变色是氧化-还原反应的结果，其氧化态是有色的，还原态是无色的。通过N-羟甲基丙烯酰胺与丙烯酰胺的共聚物同相应的噻嗪衍生物进行反应。7.含螺结构型在紫外光

6、作用下，（1）分子中的萼嗪环的C-O键断裂，转变成结构（II），使整个分子接近共平面状态，共轭体系延长，吸收光谱向长波方向移动，变为有色。先合成含不饱和双键的苯并吡喃衍生物，然后使之与其它通用的单体如甲基丙烯酸甲酯共聚。8.物理掺杂型把光致变色化合物通过共混的方法掺杂到作为基材的高分子化合物中。化合物可能是有机物，也可能是无机物。如螺旋吡喃、二芳基烯的衍生物，SO、方钠石等。四.总体思路现有工艺合成新产物现有方法合成现有产物产物设计工艺分析新工艺合成现有产物新工艺合成新产物Thanks!Thanks!