一种光致变色薄膜的制备方法

1.本发明涉及纺织化工技术领域，具体是一种光致变色薄膜的制备方法。


背景技术：

2.光致变色材料在光刺激下可以实现可逆的颜色转变，在纺织品、智能窗口、显示设备、防伪、加密等领域具有重要价值。
3.在众多变色材料中，偶氮苯化合物(-n＝n-)具有共轭π体系，在紫外光照射下从反式结构转变为非平面顺式结构，并在可见光或加热作用下从顺式结构恢复到反式结构，具有优良的光稳定性，被广泛用于制备光诱导开关聚合物、液晶、非线性光学仪器、光信息存储等。但是，偶氮苯化合物通常是低分子，对光的稳定性较差，部分偶氮苯容易分解或升华，不能完全满足实际应用的需要。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种光致变色薄膜的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一：异佛尔酮二异氰酸酯、菎麻油和二月桂酸二丁基锡催化剂装入带有机械搅拌器和冷凝器的三颈烧瓶中进行反应3小时，其反应温度控制在60-70摄氏度；
6.步骤二：向三颈烧瓶中继续加入亲水扩链剂，继续在60-70摄氏度下再进行2小时的扩链；
7.步骤三：将溶于乙酸乙脂的偶氮苯慢慢滴入三颈烧瓶中，并在60-70摄氏度继续保持反应,直至红外特征峰处nco基的吸收峰消失；
8.步骤四：继续加入中和剂，在反应体系冷却到50摄氏度后与亲水扩链剂继续反应20-30分钟；
9.步骤五：将最终得到的粘稠溶液倒入聚四氟乙烯模具中，并在室温下进一步真空干燥48小时，形成薄膜。
10.作为本发明进一步的方案：在步骤一中，所述异佛尔酮二异氰酸酯4-8克，所述菎麻油6-8克，所述二月桂酸二丁基锡催化剂为总质量的0.01-0.1％。
11.作为本发明进一步的方案：在步骤二中，所述亲水扩链剂具体为2,2-二羟甲基丙酸,其含量为1.0-5.0克。
12.作为本发明进一步的方案：在步骤四中，所述中和剂具体为三乙胺，所述三乙胺的含量为1.0-1.5克。
13.作为本发明进一步的方案：在步骤三中，所述乙酸乙脂含量为25-30毫升，所述偶氮苯含量为0.2-0.3克。
14.作为本发明进一步的方案：在步骤一中，在反应过程中加入四氢呋喃以降低粘稠度。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：与传统变色膜相比，具有更好的抗紫外线能力，提高了紫外线变色灵敏度、吸光度、可逆性和耐疲劳度，整体性能得到了提升。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明变色薄膜的制备原理；
18.图2为本发明变色薄膜在乙酸乙酯中的光致变色图；
19.图3为本发明变色薄膜在乙酸乙酯中黑暗回复图；
20.图4为本发明变色溶液光致变色的可逆性。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.请参阅图1-4，本发明实施例中，一种光致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一：异佛尔酮二异氰酸酯、菎麻油和二月桂酸二丁基锡催化剂装入带有机械搅拌器和冷凝器的三颈烧瓶中进行反应3小时，其反应温度控制在60-70摄氏度；
23.步骤二：向三颈烧瓶中继续加入亲水扩链剂，继续在60-70摄氏度下再进行2小时的扩链；
24.步骤三：将溶于乙酸乙脂的偶氮苯慢慢滴入三颈烧瓶中，并在60-70摄氏度继续保持反应,直至红外特征峰处nco基的吸收峰消失；
25.步骤四：继续加入中和剂，在反应体系冷却到50摄氏度后与亲水扩链剂继续反应20-30分钟；
26.步骤五：将最终得到的粘稠溶液倒入聚四氟乙烯模具中，并在室温下进一步真空干燥48小时，形成薄膜。
27.值得注意的是：在步骤一中，所述异佛尔酮二异氰酸酯4-8克，所述菎麻油6-8克，所述二月桂酸二丁基锡催化剂为总质量的0.01-0.1％。
28.值得注意的是：在步骤二中，所述亲水扩链剂具体为2,2-二羟甲基丙酸,其含量为1.0-5.0克。
29.值得注意的是：在步骤四中，所述中和剂具体为三乙胺，所述三乙胺的含量为1.0-1.5克。
30.值得注意的是：在步骤三中，所述乙酸乙脂含量为25-30毫升，所述偶氮苯含量为0.2-0.3克。
31.实施例：
32.一种光致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将6.66克的异佛尔酮二异
氰酸酯、8.40克的菎麻油和二月桂酸二丁基锡催化剂装入带有机械搅拌器和冷凝器的三颈烧瓶中进行反应3小时，在反应过程中加入50毫升的四氢呋喃以降低粘稠度，其反应温度控制在60-70摄氏度；
33.步骤二：向三颈烧瓶中继续加入1.54克的亲水扩链剂，所述亲水扩链剂具体为2,2-二羟甲基丙酸，继续在70摄氏度下再进行2小时的扩链；
34.步骤三：将0.285克的偶氮苯溶于30毫升的乙酸乙酯并慢慢滴入三颈烧瓶中，并在70摄氏度继续保持反应,直至红外特征峰处nco基的吸收峰消失；
35.步骤四：继续加入1.16克的中和剂，所述中和剂具体为三乙胺，在反应体系冷却到50摄氏度后与亲水扩链剂继续反应30分钟；
36.步骤五：将最终得到的粘稠溶液倒入聚四氟乙烯模具中，并在室温下进一步真空干燥48小时，形成薄膜。
37.纳米纤维膜双光束紫外吸收光谱测试：
38.以pan10％的质量分数与dmf配置溶液，然后加入偶氮苯-聚氨酯高分子染料，将混合的溶液使用sh-01型高压静电纺丝机静电纺丝，静纺时针管的推进速度为0.8ml/h，纺丝机的正电压为10.89kv，负电位为-2.45kv。纺丝时，丝喷在锡纸上，锡纸位置与喷头大概相距15cm左右，放结束后形成了一张静电纺丝的膜，将膜放入烘箱内，在50℃下预烘两小时，这是为了能使膜能更好的取下，将烘好的膜取大概4cm
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6cm的一块膜进行双束紫外光吸光度的测试，双光束紫外光分光光度计在使用前需要预热将近一个小时，然后进行调试才能进行接下来的测试。将剪下来的膜夹在仪器的夹子上，将夹子放在仪器中进行测试，测试纳米纤维膜的吸光度也与测试溶液吸光度相近，静电纺丝膜的测试也需要从完全黑暗的条件开始，然后将膜放入紫外光交联仪中进行光照，随着时间的增长，膜的最大吸收波长处的吸光度会增大；
39.该光致变色薄膜的变色过程：
40.如图2所示，变色薄膜在400-425nm之间出现了一个吸收峰，并且在475-500nm之间也出现了一个肩峰，未光照时，最大吸收波长为410nm，照射之后，最大吸收波长为414nm，颜色为淡黄色，原样照射之前，最大吸收波长处的吸光度为1.03，经照射0.2min后，吸光度变为0.828，照射0.4min后，吸光度为0.808，照射0.6min后，吸光度为0.816，半峰宽变宽说明颜色鲜艳度下降颜色变浅，继续延长照射时间，在0.8min后几乎不变，里面的反式结构完全转变为顺势结构，继续延长到1min时，光谱几乎不变，顺反异构达到平衡；
41.变色薄膜的回复过程：
42.如图3所示，为了研究回复特性，把1.03
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10-3g/ml的偶氮苯溶液放在紫外光下照射1min，使顺反异构完全，然后放在完全黑暗的环境下回复，分别测试其在回复1min、11min、41min、121min、181min后的吸光度，得到了它们的变化曲线，在去掉了紫外光光源黑暗条件下回复约180min后即可恢复到未光照时的100％，这说明该薄膜在乙酸乙酯中的回复性好，黑暗条件下能自发的转变，照射紫外光是为其提供能量，同时说明顺势结构的该薄膜的结构很不稳定，容易释放能量回到反式结构。
43.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
44.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。