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光致变色高分子材料

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。
光致变色的基本原理
理想的光色过程有如下两步组成
。即显色反应。系指化合物经一定波长的光照射后显色和变色的过程。
。它有两种途径;
热消色反应;系指化合物通过加热恢复到原来的颜色。
光消色反应:系指化合物通过另一波长的光照
射恢复到原来的颜色。
①光发色过程②热消色过程③光消色过程
有机物质在结构上千差万异,因而光致变色机理也多有不同。宏观上可分为光化学过程变色和光物理过程变色两种。
、氧化还原反应、离解反应、环化反应以及氢转移互变异构化反应等等。
化合物A 吸收一定波长的光后发生光致变色, 产生有色体B; 而B 的热反应活化能较低, 在一定温度下可回复到A , 成为无色体。
光物理过程的变色行为,通常是有机物质吸光而激发生成分子激发态,主要是形成激发三线态,而某些处于激发三线态的物质允许进行三线态—三线态的跃迁,此时伴随有特征的吸收光谱变化而导致光致变色。
光致变色材料有无机化合物和有机化合物。将光色基团导入聚合物侧链中就制得了光致变色高分子材料,
光致变色功能高分子的合成
光致变色功能高分子体系的制备的途径有3 种, 一种是把光致变色体混在高分子内, 使共混物具有光致变色功能; 第二种是通过侧基或主链连接光致变色体的单体的均聚或共聚制得光致变色高分子; 第三种方法是先制备某种高分子, 然后通过大分子反应, 即与光致变色体反应, 使其接在侧链上, 从而得到侧基含有光致变色体的高分子。
主要的光致变色高分子
1 甲亚胺类光致变色高分子
甲亚胺类体系光致变色的原理如下,
甲亚胺基邻位羟基氢( I) 的分子内迁移形成反式酮(Ⅲ) , 反式酮(Ⅲ) 热异构化为顺式酮(Ⅱ) , 顺式酮(Ⅱ) 通过氢的热迁移又能返回顺式醇(I )。
小分子量的聚甲亚胺光致色变不明显, 这是由于反式酮与顺式烯醇的共轭体系均不大,两者的吸收光谱之间差别不大。而当分散在聚苯乙烯, 聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯介质中时, 其热褪色速率比相应溶液中大为降低, 这是由于聚合物介质限制了褪色反应, 有不同自由体积的结果。通过合成叉替苯胺的不饱和衍生物再与苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯(MMA )等单体共聚就可制得光致变色共聚物, 从而使主链含有(Ⅳ) 或(Ⅴ) 结构。这类光致变色高分子的基态最大吸收波长在480nm 左右, 激发态波长(最大吸收波长, 以下同) 在580nm 左右, 50% 褪色时间为几十至几千秒。