一種光致變色組合物及其應(yīng)用制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及有機(jī)光致變色材料,具體涉及一種光致變色組合物及其應(yīng)用。組合物為光致變色化合物和聚合物；其中，光致變色化合物為吲哚啉螺惡嗪類光致變色化合物中的一種或幾種；所述光致變色化合物的加入量占聚合物干重質(zhì)量的0.1％-10％。本發(fā)明專利技術(shù)提供的組合物具有優(yōu)良的光致變色性能，在可見(jiàn)光或紫外線照射下，變色靈敏度高。與以往光致變色組合物相比，顯著提高了耐光牢度，并且降低了成本。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及有機(jī)光致變色材料,具體涉及一種光致變色組合物及其應(yīng)用。
技術(shù)介紹
有機(jī)光致變色材料由于在太陽(yáng)光或紫外光作用下具有可逆的光致變色性質(zhì)，而引起廣泛關(guān)注，其已應(yīng)用于塑料、玻璃等基材，用來(lái)制備光學(xué)透鏡、太陽(yáng)鏡、防偽油墨、紡織品、建筑外墻涂料、室內(nèi)裝飾材料、膜、工藝品、玩具、光盤等。盡管有機(jī)光致變色物質(zhì)有如上述的多種應(yīng)用，但是通過(guò)實(shí)際應(yīng)用和專利報(bào)道發(fā)現(xiàn)其在工業(yè)應(yīng)用上有諸多問(wèn)題。限制有機(jī)光致變色物質(zhì)廣泛應(yīng)用的因素有兩個(gè)。一是該類物質(zhì)的耐光牢度不足，大部分是由于光致變色染料被光過(guò)快地分解和劣化，使得光致變色材料的平均使用壽命較短，難于存在于商業(yè)用品中，這是由光致變色染料自身的可逆變色機(jī)理決定的。例如：現(xiàn)有光致變色防偽產(chǎn)品由于使用壽命短，無(wú)法滿足防偽商業(yè)化需求。二是光致變色染料的成本高，限制了該類物質(zhì)在許多領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，需要穩(wěn)定的有機(jī)光致變色物質(zhì)，并降低商業(yè)化成本。為了制備具有更好耐光牢度的光致變色物質(zhì)，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)提出數(shù)種方法。一種方法是化學(xué)共聚或接枝法，指通過(guò)化學(xué)共聚或接枝反應(yīng)，將光致變色結(jié)構(gòu)單元連接在聚合物的主鏈或支鏈上以達(dá)到變色的功能，從而實(shí)現(xiàn)賦予聚合物材料光致變色性能。例如EP0195898A中即將光致變色化合物加入受阻胺光穩(wěn)定劑的可聚合基質(zhì)中；又如KR2000-0067988中公開(kāi)了一種基質(zhì)，能夠把受阻胺光穩(wěn)定劑連接在聚合物的主鏈上，形成接枝結(jié)構(gòu)，該基質(zhì)對(duì)螺惡嗪類光致變色化合物起到了一定的延長(zhǎng)使用壽命作用。另一種方法是利用光致變色物質(zhì)與聚合物通過(guò)物理共混的方法獲得具有光致變色性質(zhì)的材料。具體可分為聚合物成膜法、微膠囊化或微球法及通過(guò)紡絲技術(shù)制備纖維等方法。例如KR1995-0009349描述了在螺環(huán)光致變色化合物中加入添加劑、油和明膠制備包膠型光致變色組合物；CN1594732A和CN102382232A分別公開(kāi)了光致變色樹(shù)脂微球和光致變色水溶性微球的制備方法。盡管包裹光致變色物質(zhì)的方法能夠改善光致變色材料的穩(wěn)定性，但是由于工藝復(fù)雜，仍存在批量生產(chǎn)時(shí)難于商品化的問(wèn)題。聚合物成膜法操作更為簡(jiǎn)便，例如，JP63234084A公開(kāi)了一種具有很好耐光牢度的光致變色組合物，以式Ⅱ吲哚啉螺惡嗪類光致變色化合物為基礎(chǔ)，基質(zhì)為聚乙烯醇縮丁醛，并加入光吸收劑、抗氧化劑等添加劑，成膜后具有很好的耐光牢度。該組合物的耐光牢度達(dá)到耐氙燈照射40小時(shí)后仍然具有明顯的光致變色性能。其中，聚合物組分1.8g，其中染料的用量為0.3g，質(zhì)量占聚合物材料干重的16.7％。但是，在該光致變色組合物中光致變色染料的使用量較大，從而成本較高，使用大量有機(jī)溶劑不利用環(huán)境環(huán)保，難于滿足商品化要求。因此，需要開(kāi)發(fā)一種具有更好耐光性能的環(huán)境友好型光致變色材料，同時(shí)成本低，易于工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有光致變色組合物中耐光牢度不好、成本高的缺點(diǎn)，本專利技術(shù)提供一種光致變色組合物及其應(yīng)用。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：一種光致變色組合物，組合物為光致變色化合物和聚合物；其中，光致變色化合物為吲哚啉螺惡嗪類光致變色化合物中的一種或幾種；所述光致變色化合物的加入量占聚合物干重質(zhì)量的0.1％-10％。組合物中還可加入添加劑，其中添加劑為染料、抗氧化劑、溶劑、增稠劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、紫外吸收劑、紫外遮蔽劑、紫外抑制劑、自由基消除劑、凝膠劑、粘合促進(jìn)劑中的一種或幾種；所述添加劑加入量占聚合物干重質(zhì)量的0～50％。所述的吲哚啉螺惡嗪類光致變色化合物結(jié)構(gòu)如式Ⅰ所示：其中，R1選自氫、氯、溴、甲基、甲氧基或羥基；R2選自C1-C18烷基、芳基、被雜芳基取代的C1-C8烷基或C3-C8的雜環(huán)烷基；R3選自氫、氯、溴、硝基、5元-10元含氮雜環(huán)、二(C1-C3)烷基胺基或?qū)Χ?C1-C3)烷基胺基苯基。上述5元-10元含氮雜環(huán)可以是單環(huán)或者稠環(huán)。所述式Ⅰ的優(yōu)選為：R1選自氫、氯、甲基或甲氧基；R2選自C1-C6烷基、芳基、被雜芳基取代的C1-C3烷基或C3-C5的雜環(huán)烷基；R3選自氫、氯、-N(C2H5)2或所述式Ⅰ的進(jìn)一步地優(yōu)選為：R1選自氫、氯或甲基；R2選自C1-C6烷基；R3選自氫、氯、或-N(C2H5)2。所述的聚合物選自水性聚氨酯中的一種或幾種。所述的水性聚氨酯選自陰離子型水性聚氨酯、陽(yáng)離子型水性聚氨酯、非離子型水性聚氨酯中的一種或幾種。其中，陰離子型水性聚氨酯、陽(yáng)離子型水性聚氨酯或非離子型水性聚氨酯的定義如文獻(xiàn)《水性聚氨酯材料》(許戈文等.水性聚氨酯材料[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.)報(bào)導(dǎo)。所述水性聚氨酯還可以選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別包括陰離子型、陽(yáng)離子型或非離子型水性。所述水性聚氨酯選自上述中的一種或幾種的混合物。上述水性聚氨酯可以通過(guò)市售獲得，也可以按照目前較為成熟的自乳化法合成。先用多元醇與二異氰酸酯反應(yīng)制成端基是NCO的高粘度預(yù)聚體，加入低沸點(diǎn)溶劑如丙酮使粘度降低，然后用親水性單體擴(kuò)鏈，在高速攪拌下加入水，分散后減壓蒸餾除去丙酮。本專利技術(shù)中使用的水性聚氨酯就是采用這種方法制備本專利技術(shù)組合物中所采用的聚氨酯與光致變色化合物具有較強(qiáng)的匹配性，特定的光致變色化合物與相應(yīng)的聚合物具有顯著提升耐光牢度的效果。所選聚合物柔軟的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和較低的玻璃化溫度(Tg)使材料兼具較好的柔韌性和機(jī)械強(qiáng)度。光致變色分子通過(guò)與高分子聚合物成膜，使其在一定的空間內(nèi)進(jìn)行有序排列。另外，可以通過(guò)高分子鏈上未飽和鍵光照后的優(yōu)先斷裂來(lái)保護(hù)光致變色化合物；特定的聚合物還給光致變色分子進(jìn)行可逆的分子結(jié)構(gòu)變化提供了足夠的空間，使其分子的呈色體結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。并且在特定的基質(zhì)(聚合物)中，一種光致變色分子形態(tài)往往比其它形態(tài)分子更穩(wěn)定，聚合物結(jié)構(gòu)影響的光致變色平衡。該組合物還可以進(jìn)一步包含一種或多種以下的添加劑：該組合物中所述的添加劑為染料、抗氧化劑、溶劑、增稠劑、光穩(wěn)定劑、紫外吸收劑、紫外遮蔽劑、紫外抑制劑、自由基消除劑、凝膠劑和粘合促進(jìn)劑。添加劑中染料的作用是調(diào)制所需的基底顏色。抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、紫外吸收劑、紫外遮蔽劑、自由基消除劑作用是增強(qiáng)體系的穩(wěn)定性。凝膠劑的作用是增加體系粘度、改變體系的流變性。其中所述染料可選自顏料、直接染料、酸性染料、堿性染料、分散染料、活性染料、還原染料；抗氧化劑選自酚類化合物；光穩(wěn)定劑選自受阻胺類光穩(wěn)定劑；紫外吸收劑選自本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光致變色組合物，其特征在于：組合物為光致變色化合物和聚合物；其中，光致變色化合物為吲哚啉螺惡嗪類光致變色化合物中的一種或幾種；所述光致變色化合物的加入量占聚合物干重質(zhì)量的0.1％?10％。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光致變色組合物，其特征在于：組合物為光致變色化合物和聚合物；其中，光致
變色化合物為吲哚啉螺惡嗪類光致變色化合物中的一種或幾種；所述光致變色化合物的加入
量占聚合物干重質(zhì)量的0.1％-10％。
2.按照權(quán)利要求1所述的光致變色組合物，其特征在于：組合物中加入添加劑，其中添
加劑為染料、抗氧化劑、溶劑、增稠劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、紫外吸收劑、紫外遮蔽劑、
紫外抑制劑、自由基消除劑、凝膠劑、粘合促進(jìn)劑中的一種或幾種；所述添加劑加入量占聚
合物干重質(zhì)量的0～50％。
3.按照權(quán)利要求1所述的光致變色組合物，其特征在于：
所述的吲哚啉螺惡嗪類光致變色化合物結(jié)構(gòu)如式Ⅰ所示：
其中，
R1選自氫、氯、溴、甲基、甲氧基或羥基；
R2選自C1-C18烷基、芳基、被雜芳基取代的C1-C8烷基或C3-C8的雜環(huán)烷基；
R3選自氫、氯、溴、5元-10元含氮雜環(huán)、二(C1-C3)烷基胺基或?qū)Χ?C1-C3)烷基胺
基苯基。
4.按照權(quán)利要求3所述的光致變色組合物，其特征在于：所述式Ⅰ中，<...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邢穎，林瓏，劉月中，丹尼爾·霍爾，郭林，鄂彥鵬，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)中化股份有限公司，沈陽(yáng)化工研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11