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光作为一种特殊的信息和信息载体,在现代高科技领域和日常生活中都有着广泛的应用。有机光致变色材料是近年来国际上刚出现的一类新型功能材料,它以一种特殊方式把能量和信息紧密联系起来的材料。在一定波长的照射下,可逆的光致变色反应就会发生。因此,它不仅在高科技领域得到广泛应用,而且在民用行业也崭露头角,如信息产业、防伪识别技术、服装业、装饰材料、印染、军事隐蔽材料等。
本文对此展开了系列研究,合成了螺噁嗪、螺吡喃和萘并吡喃三大类光致变色化合物,并对它们在溶液和高分子材料中的光致变色性能进行了研究；介于萘并吡喃化合物纳米孔自组装的基础上,产生了构想——手性共晶。通过实验表明,有以下新的突出特点:
1.三大类光致变色化合物在高分子材料中皆具有很好的实际应用前景；
2.萘并吡喃化合物和溶剂、不对称联苯的纳米孔自组装是新的发现,尚未见文献报道。对于将来捕获纳米实体和晶体状态下控制光致变色是有非常重要的指导意义;
3.通过常用的共晶方法,由非手性的芳香酸和有机碱产生手性的自组装。
主要得到以下的结论:
1.合成并讨论了有机光致变色材料在不同介质中的光致变色
(1)有机光致变色材料在溶液中的光致变色
螺噁嗪化合物在不同溶剂中皆表现出好的正向光致变色性。随着溶剂极性的逐步增大,最大吸收波长出现了红移。
螺吡喃化合物在在不同溶剂中呈现出正向和逆向的光致变色现象。与螺噁嗪的开环体相反,螺吡喃的开环体具有负的溶剂显色效应,即当溶剂的极性增加时,吸收光谱会发生蓝移。
萘并吡喃化合物在不同溶剂中皆表现出好的正向光致变色性。光照后呈现鲜艳的红色是我们正寻找的颜色。
(2)有机光致变色材料在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的光致变色
螺噁嗪的PMMA膜的紫外光照射前后的颜色变化非常快和明显,膜片色度高、变色快、耐疲劳度高,使用寿命长,在变色眼镜上又很好的应用价值。
几个螺吡喃制备的PMMA膜紫外光照射后具有明显的颜色变化,呈现出正向光致变色现象。而另一体系螺吡喃制备的PMMA膜紫外光照射后几乎看不出颜色的变化。
萘并吡喃类制备的光致变色PMMA膜紫外光照射后具有明显的颜色变化,呈现出正向光致变色现象。紫外光照射后颜色非常明显,变色快,褪色也很快。色率全,色彩多,制备变色镜非常有用。
(3)有机光致变色材料在涂料中的光致变色
螺噁嗪和萘并吡喃类光致变色的涂料在紫外光照射前后的颜色变化非常快和明显。该种性质在装饰方面和儿童玩具上具有很好的应用前景。
螺吡喃化合物在涂料中紫外光照射前后皆表现出“逆”光致变色现象,这是一个非常新奇的现象,对理论研究和实际应用都有着特殊的意义。
有机光致变色材料在高分子材料中光致变色效果非常明显,为实用化提供了坚实的基础。
2.有机光致变色材料的特殊性质
(1)螺噁嗪在溶液和固体状态下的荧光性质
螺噁嗪化合物10在三氯甲烷和二氯甲烷中皆产生很强的荧光,而螺噁嗪化合物2仅在三氯甲烷中发出很弱的荧光。
螺噁嗪化合物10在固体状态下产生很强的荧光。在固体状态下具有双激发、双发射的荧光特性,该独特的荧光性能可应用于较高要求的领域。
(2)萘并吡喃的纳米孔自组装
萘并吡喃和溶剂、不对称联苯自组装的纳米级孔状晶体结构,这一点后面通过扫描电镜得到了验证。这是新奇的发现,尚无文献报道。这种孔径对于将来捕获纳米实体和在晶体状态下控制光致变色是有非常重要的指导意义。有望开发出新的光致变色材料。
总之,不同用途有着不同的具体特殊要求,要针对具体情况,经过多次实验后,给出最优化的工艺方法。
3.非手性的芳香酸和有机碱产生手性共晶的自组装
该研究表明由非手性的分子制得了手性分子。双组分的手性共晶为绝对的不对成合成和新型固态材料的制备提供了新的途径。