一种光致变色组合物及其应用制造技术

本发明专利技术涉及有机光致变色材料,具体涉及一种光致变色组合物及其应用。组合物为光致变色化合物和聚合物；其中，光致变色化合物为吲哚啉螺恶嗪类光致变色化合物中的一种或几种；所述光致变色化合物的加入量占聚合物干重质量的0.1％-10％。本发明专利技术提供的组合物具有优良的光致变色性能，在可见光或紫外线照射下，变色灵敏度高。与以往光致变色组合物相比，显著提高了耐光牢度，并且降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机光致变色材料,具体涉及一种光致变色组合物及其应用。
技术介绍
有机光致变色材料由于在太阳光或紫外光作用下具有可逆的光致变色性质，而引起广泛关注，其已应用于塑料、玻璃等基材，用来制备光学透镜、太阳镜、防伪油墨、纺织品、建筑外墙涂料、室内装饰材料、膜、工艺品、玩具、光盘等。尽管有机光致变色物质有如上述的多种应用，但是通过实际应用和专利报道发现其在工业应用上有诸多问题。限制有机光致变色物质广泛应用的因素有两个。一是该类物质的耐光牢度不足，大部分是由于光致变色染料被光过快地分解和劣化，使得光致变色材料的平均使用寿命较短，难于存在于商业用品中，这是由光致变色染料自身的可逆变色机理决定的。例如：现有光致变色防伪产品由于使用寿命短，无法满足防伪商业化需求。二是光致变色染料的成本高，限制了该类物质在许多领域的应用。因此，需要稳定的有机光致变色物质，并降低商业化成本。为了制备具有更好耐光牢度的光致变色物质，现有技术已经提出数种方法。一种方法是化学共聚或接枝法，指通过化学共聚或接枝反应，将光致变色结构单元连接在聚合物的主链或支链上以达到变色的功能，从而实现赋予聚合物材料光致变色性能。例如EP0195898A中即将光致变色化合物加入受阻胺光稳定剂的可聚合基质中；又如KR2000-0067988中公开了一种基质，能够把受阻胺光稳定剂连接在聚合物的主链上，形成接枝结构，该基质对螺恶嗪类光致变色化合物起到了一定的延长使用寿命作用。另一种方法是利用光致变色物质与聚合物通过物理共混的方法获得具有光致变色性质的材料。具体可分为聚合物成膜法、微胶囊化或微球法及通过纺丝技术制备纤维等方法。例如KR1995-0009349描述了在螺环光致变色化合物中加入添加剂、油和明胶制备包胶型光致变色组合物；CN1594732A和CN102382232A分别公开了光致变色树脂微球和光致变色水溶性微球的制备方法。尽管包裹光致变色物质的方法能够改善光致变色材料的稳定性，但是由于工艺复杂，仍存在批量生产时难于商品化的问题。聚合物成膜法操作更为简便，例如，JP63234084A公开了一种具有很好耐光牢度的光致变色组合物，以式Ⅱ吲哚啉螺恶嗪类光致变色化合物为基础，基质为聚乙烯醇缩丁醛，并加入光吸收剂、抗氧化剂等添加剂，成膜后具有很好的耐光牢度。该组合物的耐光牢度达到耐氙灯照射40小时后仍然具有明显的光致变色性能。其中，聚合物组分1.8g，其中染料的用量为0.3g，质量占聚合物材料干重的16.7％。但是，在该光致变色组合物中光致变色染料的使用量较大，从而成本较高，使用大量有机溶剂不利用环境环保，难于满足商品化要求。因此，需要开发一种具有更好耐光性能的环境友好型光致变色材料，同时成本低，易于工业上的广泛应用。
技术实现思路
为了克服现有光致变色组合物中耐光牢度不好、成本高的缺点，本专利技术提供一种光致变色组合物及其应用。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种光致变色组合物，组合物为光致变色化合物和聚合物；其中，光致变色化合物为吲哚啉螺恶嗪类光致变色化合物中的一种或几种；所述光致变色化合物的加入量占聚合物干重质量的0.1％-10％。组合物中还可加入添加剂，其中添加剂为染料、抗氧化剂、溶剂、增稠剂、光稳定剂、热稳定剂、紫外吸收剂、紫外遮蔽剂、紫外抑制剂、自由基消除剂、凝胶剂、粘合促进剂中的一种或几种；所述添加剂加入量占聚合物干重质量的0～50％。所述的吲哚啉螺恶嗪类光致变色化合物结构如式Ⅰ所示：其中，R1选自氢、氯、溴、甲基、甲氧基或羟基；R2选自C1-C18烷基、芳基、被杂芳基取代的C1-C8烷基或C3-C8的杂环烷基；R3选自氢、氯、溴、硝基、5元-10元含氮杂环、二(C1-C3)烷基胺基或对二(C1-C3)烷基胺基苯基。上述5元-10元含氮杂环可以是单环或者稠环。所述式Ⅰ的优选为：R1选自氢、氯、甲基或甲氧基；R2选自C1-C6烷基、芳基、被杂芳基取代的C1-C3烷基或C3-C5的杂环烷基；R3选自氢、氯、-N(C2H5)2或所述式Ⅰ的进一步地优选为：R1选自氢、氯或甲基；R2选自C1-C6烷基；R3选自氢、氯、或-N(C2H5)2。所述的聚合物选自水性聚氨酯中的一种或几种。所述的水性聚氨酯选自阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯、非离子型水性聚氨酯中的一种或几种。其中，阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯或非离子型水性聚氨酯的定义如文献《水性聚氨酯材料》(许戈文等.水性聚氨酯材料[M].北京：化学工业出版社，2006.)报导。所述水性聚氨酯还可以选自聚碳酸酯型水性聚氨酯，聚碳酸酯型水性聚氨酯包括脂肪族聚碳酸酯型水性聚氨酯和芳香族聚碳酸酯型水性聚氨酯。脂肪族聚碳酸酯型水性聚氨酯和芳香族聚碳酸酯型水性聚氨酯分别包括阴离子型、阳离子型或非离子型水性。所述水性聚氨酯选自上述中的一种或几种的混合物。上述水性聚氨酯可以通过市售获得，也可以按照目前较为成熟的自乳化法合成。先用多元醇与二异氰酸酯反应制成端基是NCO的高粘度预聚体，加入低沸点溶剂如丙酮使粘度降低，然后用亲水性单体扩链，在高速搅拌下加入水，分散后减压蒸馏除去丙酮。本专利技术中使用的水性聚氨酯就是采用这种方法制备本专利技术组合物中所采用的聚氨酯与光致变色化合物具有较强的匹配性，特定的光致变色化合物与相应的聚合物具有显著提升耐光牢度的效果。所选聚合物柔软的长链结构和较低的玻璃化温度(Tg)使材料兼具较好的柔韧性和机械强度。光致变色分子通过与高分子聚合物成膜，使其在一定的空间内进行有序排列。另外，可以通过高分子链上未饱和键光照后的优先断裂来保护光致变色化合物；特定的聚合物还给光致变色分子进行可逆的分子结构变化提供了足够的空间，使其分子的呈色体结构更稳定。并且在特定的基质(聚合物)中，一种光致变色分子形态往往比其它形态分子更稳定，聚合物结构影响的光致变色平衡。该组合物还可以进一步包含一种或多种以下的添加剂：该组合物中所述的添加剂为染料、抗氧化剂、溶剂、增稠剂、光稳定剂、紫外吸收剂、紫外遮蔽剂、紫外抑制剂、自由基消除剂、凝胶剂和粘合促进剂。添加剂中染料的作用是调制所需的基底颜色。抗氧化剂、光稳定剂、紫外吸收剂、紫外遮蔽剂、自由基消除剂作用是增强体系的稳定性。凝胶剂的作用是增加体系粘度、改变体系的流变性。其中所述染料可选自颜料、直接染料、酸性染料、碱性染料、分散染料、活性染料、还原染料；抗氧化剂选自酚类化合物；光稳定剂选自受阻胺类光稳定剂；紫外吸收剂选自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光致变色组合物，其特征在于：组合物为光致变色化合物和聚合物；其中，光致变色化合物为吲哚啉螺恶嗪类光致变色化合物中的一种或几种；所述光致变色化合物的加入量占聚合物干重质量的0.1％‑10％。

【技术特征摘要】
1.一种光致变色组合物，其特征在于：组合物为光致变色化合物和聚合物；其中，光致
变色化合物为吲哚啉螺恶嗪类光致变色化合物中的一种或几种；所述光致变色化合物的加入
量占聚合物干重质量的0.1％-10％。
2.按照权利要求1所述的光致变色组合物，其特征在于：组合物中加入添加剂，其中添
加剂为染料、抗氧化剂、溶剂、增稠剂、光稳定剂、热稳定剂、紫外吸收剂、紫外遮蔽剂、
紫外抑制剂、自由基消除剂、凝胶剂、粘合促进剂中的一种或几种；所述添加剂加入量占聚
合物干重质量的0～50％。
3.按照权利要求1所述的光致变色组合物，其特征在于：
所述的吲哚啉螺恶嗪类光致变色化合物结构如式Ⅰ所示：
其中，
R1选自氢、氯、溴、甲基、甲氧基或羟基；
R2选自C1-C18烷基、芳基、被杂芳基取代的C1-C8烷基或C3-C8的杂环烷基；
R3选自氢、氯、溴、5元-10元含氮杂环、二(C1-C3)烷基胺基或对二(C1-C3)烷基胺
基苯基。
4.按照权利要求3所述的光致变色组合物，其特征在于：所述式Ⅰ中，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢颖，林珑，刘月中，丹尼尔·霍尔，郭林，鄂彦鹏，
申请(专利权)人：中国中化股份有限公司，沈阳化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11