一种负向光致变色薄膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种负向光致变色薄膜及其制备方法与应用，属于智能材料技术领域，其以DASAs为变色主体形成了以DASAs为核心的负向光致变色薄膜，通过功能聚合物的选择与应用，可以在一定程度上对DASAs的光致异构化起到加速作用，从而确保了在较厚薄膜材料中的光致变色过程，所制作的薄膜具有很好的抗疲劳性能，在可见光诱导下颜色切换速度快且颜色变化范围跨度大。围跨度大。围跨度大。

【技术实现步骤摘要】
一种负向光致变色薄膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于智能材料
，可以应用于光学材料与器件、产品包装、商标防伪等行业当中，具体涉及一种负向光致变色薄膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]光敏感材料的诸多关键性质在外界光刺激下可以发生往复且可控的变化，包括其光学性质、力学性质、电学性质等。相比于其它刺激源来说，光照在两个方面拥有独特的优势：其一，在时间与空间上精确可控；其二，可不接触材料进行控制。于是，光敏感材料在生物医药、癌症治疗、芯片制造、信息存储、航空航天、保密防伪、制版印刷、微流控技术等领域都拥有巨大吸引力。光致变色材料作为一类关键的光敏感材料，其表观颜色可在外界光刺激下精确切换。于是可以被广泛应用于光学材料与器件、产品包装材料与商标防伪等行业当中。
[0003]然而，由于光敏感分子的自身特性，其在固体状态下的异构化性质往往受限。这当中包含了两个关键因素：(1)由于共轭结构的存在，光敏感分子通常具有较好的平面结构，这使得其在固体状态下会产生显著的分子间堆积作用，从而限制了其自身的运动，进一步阻碍其异构化过程；(2)光敏感分子在异构化过程中往往伴随着巨大的分子结构变化，而且其中往往包含数个异构化中间态，在固体状态下，这些中间态的转变限制都可能成为阻碍其自身异构化的原因。
[0004]通过引入界面效应，即制备薄膜材料，可以适当的提升光敏感分子在固体状态下的异构化性质。然而，由于光敏感分子的结构限制，基于此法实现的光致变色薄膜材料的厚度有限。过厚的薄膜材料会急剧削弱界面效应，从而造成光敏感分子的异构化限制，而在实际使用过程中，太薄的光致变色薄膜会减弱光致变色的效果，难以起到大范围调节透过率或反射率的作用。目前的光致变色薄膜材料拥有两个重要限制：(1)由于光敏感分子的选择与结构特点，目前的光敏感材料通常仅对于紫外光响应，这使得光敏感材料有可能会在正常使用过程中分解；(2)由于紫外光的使用，使得薄膜材料的厚度不能太厚，否则紫外光由于极弱的穿透性而无法造成薄膜完全变色。
[0005]通过使用聚合物基材可以一定程度提升薄膜材料的自由度，从而提升当中光敏感分子的异构化性质。但是，该方案并不对所有的光敏感分子有效。例如对于偶氮苯分子来说，通过聚合物材料获得异构化性质的效果极弱。于是，选择合适的聚合物材料十分关键。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：针对上述现有技术中的有机变色固体材料存在的不足，提供一种负向光致变色薄膜及其制备方法与应用。
[0007]本专利技术所采用的技术方案包括：一种负向光致变色薄膜的制备方法，其包括以下步骤：步骤S1、给体
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受体斯坦豪斯加合物分子中间体的制备：
将米氏酸和糠醛按摩尔比1：1混合后进行加热搅拌反应4
‑
5h，其反应温度为30
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40℃，初步得到黄色的给体
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受体斯坦豪斯加合物分子中间体产物，然后将其进行水洗、抽滤，去除其中的大部分水分；再依次使用饱和的亚硫酸氢钠和饱和的氯化钠水溶液以萃取的方式去除中间体产物中的杂质；接下来以抽滤的方式，使用无水硫酸镁或无水硫酸钠作为除水剂进一步去除中间体产物中的水分；之后将得到的中间体产物采用柱色谱技术进行最终提纯，提纯时，采用二氯甲烷有机溶剂作为洗脱剂；在得到纯化后的中间体后再通过旋蒸的方式去除溶剂，得到黄色固体备用，该黄色固体即为最终得到的给体
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受体斯坦豪斯加合物分子中间体；步骤S2、给体
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受体斯坦豪斯加合物分子的制备：将步骤S1最终得到的给体
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受体斯坦豪斯加合物分子中间体溶于有机溶剂中，再加入与所述最终得到的给体
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受体斯坦豪斯加合物分子中间体相同摩尔质量的N
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丙基苯胺，于室温下搅拌2
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3h或30
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35℃下搅拌1.5
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2h，然后经柱色谱提纯和旋蒸，得到纯化的DASAs分子备用；步骤S3、负性光致变色薄膜的制备：将聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜均匀涂覆于基底上，晾干，然后取步骤S2制得的给体
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受体斯坦豪斯加合物和含酯基聚合物混合后加入二氯甲烷有机溶剂中，搅拌均匀后旋涂至聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜表面，自然晾干后，再均匀涂上一层聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜并晾干，得到负向光致变色薄膜。
[0008]优选的，步骤S3中的含酯基聚合物优选为聚己内酯PCL、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚碳酸酯PC。
[0009]作为进一步优选的实施方案，还提供一种负向光致变色薄膜，其采用上文所述的一种负向光致变色薄膜的制备方法制备，并且其中，位于表面的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜层的厚度大于靠近基底的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜层的厚度。优选的，基底上布设均匀的加热元件，以用于对给体
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受体斯坦豪斯加合物进行加热作用。
[0010]作为进一步优选的实施方案，前述的一种负向光致变色薄膜的制备方法、负向光致变色薄膜，应用于光学材料与器件、产品包装、商标防伪等行业当中。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术以DASAs为出发点，所获得的负向光致变色薄膜仅需500lux的可见光触发，光线越强时，膜的颜色越透明，没有光照的情况下膜能快速变回原色，不仅避免了紫外线对分子内部结构的破坏，而且让其具有很好的抗疲劳性能；(2)本专利技术通过以DASAs为变色主体，实现了以DASAs为核心的负向光致变色薄膜，其在可见光诱导下能在60s内完成均匀的变为透明色，完全变色后可见光透光率达到90％以上，无光照下10分钟内恢复原色，速度快且颜色变化范围跨度较大；(3)本专利技术利用给体
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受体斯坦豪斯加合物作为光敏感分子，在可见光的作用下，可以发生有色
‑
至
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无色的转变，而在加热的作用下，可以发生反向的无色
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至
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有色的转变；由于可见光的作用，该光致变色薄膜可以解决目前的光致变色薄膜的问题；另外，由于功能聚合物的选择与应用，可以在一定程度上对DASAs的光致异构化起到加速作用，从而确保了在较厚薄膜材料中的光致变色过程；在可见光照射下无色透明，无光照时恢复颜色，且具有响应速率快，制作方法简单等优点。
附图说明
[0011]图1为本专利技术DASAs中间体的制备示意图；图2为本专利技术DASAs的制备示意图；图3为本专利技术的负向光致变色薄膜的制备示意图；图4为本专利技术的负性光致变色薄膜的光照时的透射率曲线图；图5为本专利技术的负性光致变色薄膜热回复时的UV
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Vis透射率曲线图；图6为本专利技术的负性光致变色薄膜光照
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回复时的动力学曲线图。
具体实施方式
[0012]下面结合具体实施案例对本专利技术作进一步描述，将有助于对本专利技术的理解。但并不能以此来限制本专利技术的权利范围，而本专利技术的权利范围应以权利要求书阐述的为准。
[0013]如图1至6所示，本专利技术提供一种负向光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负向光致变色薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1、给体
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受体斯坦豪斯加合物分子中间体的制备：将米氏酸和糠醛按摩尔比1：1混合后进行加热搅拌反应4
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5h，其反应温度为30
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40℃，初步得到黄色的给体
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受体斯坦豪斯加合物分子中间体产物，然后将其进行水洗、抽滤，去除其中的大部分水分；再依次使用饱和的亚硫酸氢钠和饱和的氯化钠水溶液以萃取的方式去除中间体产物中的杂质；接下来以抽滤的方式，使用无水硫酸镁或无水硫酸钠作为除水剂进一步去除中间体产物中的水分；之后将得到的中间体产物采用柱色谱技术进行最终提纯，提纯时，采用二氯甲烷有机溶剂作为洗脱剂；在得到纯化后的中间体后再通过旋蒸的方式去除有机溶剂，得到黄色固体备用，该黄色固体即为最终得到的给体
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受体斯坦豪斯加合物分子中间体；步骤S2、给体
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受体斯坦豪斯加合物分子的制备：将步骤S1中最终得到的给体
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受体斯坦豪斯加合物分子中间体溶于有机溶剂中，再加入与所述最终得到的给体
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受体斯坦豪斯加合物分子中间体相同摩尔质量的N...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东升，孙梵熙，高昂，郑永豪，
申请(专利权)人：电子科技大学广东电子信息工程研究院，
类型：发明
国别省市：