光致变色高分子材料资料讲解.ppt

5　螺　嗪类光致变色高分子 　　螺　嗪是一类重要的光致变色化合物, 与螺吡喃化合物相比, 其主要优点是热稳定性高, 抗疲劳性强。其结构与螺吡喃相似, 光致变色机理是 即反应物(SP) 到光产物(PMC) , 假定存在一个中间体(X )。PMC 是SP 光解, C—O 键断裂后经过键的旋转由螺　嗪变为整个分子骨架为共平面的大P键共轭结构的分子, 其吸收光谱由紫外区变到可见区, 即发生了光致变色。激发态的螺　嗪分子的吸收波长在600nm 左右。这类分子的缺点是热消色速率太快, 只有几秒至几分钟就会变为无色。 合成含螺　嗪类光致变色高分子的方法与螺吡喃类相似, 6　俘精酸酐类光致变色高分子 　俘精酸酐由于优良的光致变色性能, 如无热褪色, 良好的抗疲劳能力等。俘精酸酐是芳取代的二亚甲基丁二酸酐类化合物的统称。其分子通式是 式中A、B、C、D 4 个取代基中至少有一个是芳香环, 而且大多数情况下是芳杂环。 其光致变色机理是 整个分子是由不共平面的酸酐部分和芳杂环部分构成, 杂环上富含电子, 可以作为电子给体, 而对应的酸酐部分则成为电子受体, 因此大分子内部形成了电子给体和受体的6π体系。当俘精酸酐受到一定的波长的紫外光照射后, 发生光环化反应; 6π→2σ+ 4π, 成为共轭的有色体。有色体在可见光的照射下又发生逆反应而顺式旋转开环, 重新生成无色体, 变色机理满Woodward-Hoffman 规则, 量子产率在0.101～ 0.14 之间。 俘精酸酐类基态和激发态随代表式中A、B、C、D 基团的不同, 吸收波长会发生显著变化, 激发态吸收波长可依取代基在400～650nm 变化。这样, 就可以通过调节A、B、C、D的结构合成出所需要的在某特定波长有最大吸收的光致变色体系。 制备俘精酸酐类光致变色高分子体系常常把光致变色化合物和适当的高分子如PMMA等溶于适当的有机溶剂中, 用甩涂的方法制成掺杂光致变色分子的高分子共混体系 7　二芳杂环基乙烯类光致变色高分子 　　芳杂环基取代的二芳基乙烯类光致变色化合物普遍表现出良好的热稳定性和耐疲劳性,芳杂环基取代的二芳基乙烯具有一个共轭的六电子的己三烯母体结构, 和俘精酸酐类似, 它的光致变色也是由于基于分子内的环化反应 即在紫外光激发下, 化合物1 旋转闭环生成呈色的闭环体2。而2 在可见光照射下又能发生相反的变化。利用共轭效应, 通过引入不同的取代基, 亦可调节分子闭环体的最大吸收波长。 二芳杂环基乙烯类化合物的开环反应和闭环反应的量子产率一般在0. 1～ 0.4, 而且响应迅速, 在100p s 左右。此类化合物具有良好的热稳定性和耐疲劳性, 在80℃下, 12h 某些闭环体的吸收可不发生变化, 最高也可达循环104次以上。 二芳杂环基乙烯类光致变色分子的合成是将它直接键合到高分子载体上, 但目前较常用的方法是将二芳基乙烯化合物掺杂在高分子基质中, 如掺杂在PS 中,利用化合物光致变色效应受PS 介电常数和流动性影响的特性, 从而得到一个温控阀值超过60℃的光致变色体系。 6　俘精酸酐类光致变色高分子 　俘精酸酐由于优良的光致变色性能, 如无热褪色, 良好的抗疲劳能力等。俘精酸酐是芳取代的二亚甲基丁二酸酐类化合物的统称。其分子通式是 式中A、B、C、D 4 个取代基中至少有一个是芳香环, 而且大多数情况下是芳杂环。 其光致变色机理是 整个分子是由不共平面的酸酐部分和芳杂环部分构成, 杂环上富含电子, 可以作为电子给体, 而对应的酸酐部分则成为电子受体, 因此大分子内部形成了电子给体和受体的6π体系。当俘精酸酐受到一定的波长的紫外光照射后, 发生光环化反应; 6π→2σ+ 4π, 成为共轭的有色体。有色体在可见光的照射下又发生逆反应而顺式旋转开环, 重新生成无色体, 变色机理满Woodward-Hoffman 规则, 量子产率在0.101～ 0.14 之间。 俘精酸酐类基态和激发态随代表式中A、B、C、D 基团的不同, 吸收波长会发生显著变化, 激发态吸收波长可依取代基在400～650nm 变化。这样, 就可以通过调节A、B、C、D的结构合成出所需要的在某特定波长有最大吸收的光致变色体系。 制备俘精酸酐类光致变色高分子体系常常把光致变色化合物和适当的高分子如PMMA等溶于适当的有机溶剂中, 用甩涂的方法制成掺杂光致变色分子的高分子共混体系 7　二芳杂环基乙烯类光致变色高分子 　　芳杂环基取代的二芳基乙烯类光致变色化合物普遍表现出良好的热稳定性和耐疲劳性,芳杂环基取代的二芳基乙烯具有一个共轭的六电子的己三烯母体结构, 和俘精酸酐类似, 它的光致变色也是由于基于分子内的环化反应 即在紫外光激发下, 化合物1 旋转闭环生成呈色的闭环体2。而2 在可见光照射下又能发生