功能高分子材料 教学课件 作者 焦剑姚军燕 主编 第5章 光功能高分子材料.ppt

尚辅网 尚辅网 尚辅网 偶氮型光致变色聚合物的化学结构和光学参数 第五章 光功能高分子材料_光致变色高分子 尚辅网 三．含螺苯并吡喃结构的光致变色高分子 紫外光的作用下吡喃环可以发生可逆开环异构化，吡喃环的C—O键断裂开环，吸收波长发生红移，在550 nm左右出现一个新的极大值。开环后的螺苯并吡喃结构在可见光照射或者在热作用下重新环合，回复原来的吸收光谱。 其结构变化如下所示 第五章 光功能高分子材料_光致变色高分子 尚辅网 常见的螺苯并吡喃结构光致变色高聚物主要有以下三种结构类型： ⑴ 螺苯并吡喃的甲基丙烯酸酯，或者甲基丙烯酸酰胺与普通甲基丙烯酸甲酯共聚产物； ⑵ 含螺苯并吡喃结构的聚肽，如聚赖氨酸的衍生物； ⑶ 主链中含有螺苯并吡喃结构的缩聚高分子，这种结构的高聚物是通过带两个羟甲基的螺苯并吡喃衍生物与过量的苯二甲酰氯反应，再与2,2-二对羟基苯基丙烷反应，即可得到主链含螺苯并吡喃结构的聚合物。 第五章 光功能高分子材料_光致变色高分子 尚辅网 四）氧化还原型光致变色高聚物 包括：含有联吡啶盐结构（紫萝精）、硫堇结构和噻嗪结构的高分子衍生物。 这类高分子在光照下的变色现象，是由于光氧化还原反应的结果。 氧化态的噻嗪常为蓝色，经光照还原后为无色；氧化态的联吡啶盐为无色或浅黄色，光照后的还原态为深蓝色；氧化态的硫堇为紫色，还原态为无色。 聚联吡啶（紫萝精）型光致变色高分子 第五章 光功能高分子材料_光致变色高分子 尚辅网 硫堇和噻嗪光致变色化合物的高分子化方法 第五章 光功能高分子材料_光致变色高分子 尚辅网 五.物理掺杂型光致变色高分子材料 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。 用光致变色螺旋噁嗪和螺旋吡喃染料对聚合物掺杂，可以制造进行实时手书记录的材料。 另一种新型光致变色特性的高分子材料用于制造光学数据存储介质，掺杂用的光致变色材料是二芳基烯的衍生物。这种光致变色颜料与高分子构成的介质的读出稳定性高达l00万次以上，其写-擦过程可以重复3000次以上。 第五章 光功能高分子材料_光致变色高分子 尚辅网 将苯氧基丁省醌类光致变色化合物如6-(N-烯丙氨基-12-苯氧基)-5,11-并四苯醌、6-(N-乙烯基羰酰氧基丙氨基-12-苯氧基)-5,11-并四苯醌和6,4-羧甲基苯氧基-5,12-并四苯醌等，加入聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯及聚硅氧烷中，也可以得到光致变色高分子材料。 利用掺杂有光致变色化合物的聚合物，在光线射入时，折射率会发生变化，由此可以制造成像光学开关设备。所用的光致变色化合物包括1,2-二(2-甲基苯硫基)全氟代环戊烯与1,2-二氰基-1,2-二(2,4,5-三甲基-3-噻蒽基)乙烯。含有这2种化合物的聚合物薄膜，可制造成像光学开关设备。 第五章 光功能高分子材料_光致变色高分子 尚辅网 五．光致变色高分子中的光力学现象 如含有螺苯并吡喃结构的聚丙烯酸乙酯，在光照时不仅会发生颜色变化，而且可以观察到光力学现象。由此聚合材料做成的薄膜在恒定外力的作用下，当光照时薄膜的长度增加；撤消光照，长度也会慢慢回复，其收缩伸长率达3%~4%左右。这种由于光照引起分子结构改变，从而导致聚合物整体尺寸改变的可逆变化称为光致变色聚合物的光力学现象。 对含有螺苯并吡喃结构的聚丙烯酸乙酯，该现象是由于光照使螺苯并吡喃结构开环，形成柔性较好的链状结构，使材料外观尺寸发生变化。利用这种光力学现象可以将光能转化成机械能。 第五章 光功能高分子材料_光致变色高分子 尚辅网 4，4-二氨基偶氮苯与均苯四甲酸酐缩合成的聚酰亚胺，该聚合物为半晶态，顺反异构转变限制在无定形区，可引起聚合物尺寸收缩 甲基丙烯酸羟乙酯与磺酸化的偶氮苯共聚产物，生成的聚合物凝胶在光照时能发生尺寸变化达1.2%的收缩，在黑暗中恢复原状，其回复速率是时间的函数。 第五章 光功能高分子材料_光致变色高分子 尚辅网 光致变色高分子材料的应用 (1)光的控制和调变 用这种材料制成的光色玻璃可以自动控制建筑物及汽车内的光线。做成的防护眼镜可以防止原子弹爆炸产生的射线和强激光对人眼的损害，还可以做滤光片、军用机械的伪装等。 (2)信号显示系统 这类材料可以用作宇航指挥控制的动态显示屏、计算机末端输出的大屏幕显示等。 第五章 光功能高分子材料_光致变色高分子 尚辅网 (3)信息贮存元件 光致变色材料的显色和消色的循环变换可建立信息贮存元件。预计未来的高信息容量，高对比度和可控信息贮存时间的光记录介质就是一种光致变色膜材料。 (4)感光材料 这类材料可应用于印刷工业方面，如制版等。 (5)其他 除上述用途外，光致变色材料还可用作强光的辐射计量计及模拟生物过程。 第五章 光功能高分子材料_光致变色高分子 尚辅网 光导电性能是指