螺环类化合物在三色变色材料的梯度变色中的应用

本发明属于变色材料，尤其涉及一种螺环类化合物在三色变色材料的梯度变色中的应用。

背景技术：

1、多重刺激响应变色材料由于能够响应外部刺激从而产生明显的颜色变化在很多领域具有广泛的应用。此类材料一般能够同时具备对光、温度、力、ph等多重刺激均有响应性行为。比如含有螺吡喃的体系，表现出光、力等外部刺激下会发生结构转变进而产生颜色变化，应用在防伪检测及传感领域。

2、作为普通的光照检测，比如目前市售的基于螺吡喃紫外线强度检测卡，仅实现了紫外线强度的检测功能，但是没有充分利用紫外屏蔽功能，此外，此类材料是可以满足初级的可逆书写、紫外预警和防伪但是紫外和本来的黄色转换，其颜色变化较少，无法满足可逆书写的编辑修改功能以及高等级的防伪加密因此，需要开发刺激响应下的三色变色材料，实现书写，编辑，擦除的可逆书写功能，紫外预警及屏蔽和高等级的防伪加密。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种螺环类化合物在三色变色材料的梯度变色中的应用，本发明中的三色变色材料在外部刺激下具备三种颜色的可逆切换，提高在可逆书写、紫外预警及屏蔽和防伪加密领域的实用性能。

2、本发明提供螺环类化合物在三色变色材料的梯度变色中的应用，所述螺环类化合物包括螺吡喃和螺噻喃；

3、所述三色变色材料为螺环类化合物与聚氨酯材料的共混物，或者为螺环类化合物与聚氨酯材料通过共价接枝得到的材料；

4、所述三色变色材料在紫外和/或力的条件下变紫色；在高于1590lx强度的白光条件下变绿色，在30～70℃的热条件下梯度褪色。

5、优选的，所述螺吡喃和螺噻喃的质量比为1：(0.5～2)。

6、优选的，所述螺环类化合物的质量为聚氨酯材料质量的0.3～10％。

7、优选的，所述聚氨酯材料中硬段的质量含量为15～45％。

8、优选的，所述梯度褪色具体为：在30～70℃之间，先退去绿色，后退去紫色。

9、优选的，所述螺环类化合物与聚氨酯材料按照以下步骤制备得到三色变色材料：

10、a)将聚氨酯用溶剂溶解，得到聚氨酯材料；

11、b)将螺吡喃和螺噻喃用溶剂溶解，得到变色材料溶液；

12、c)将聚氨酯溶液和变色材料溶液混合搅拌均匀后，除去溶剂，得到三色变色材料。

13、优选的，所述螺环类化合物与聚氨酯材料按照以下步骤进行共价接枝得到三色变色材料：

14、a)将螺吡喃二醇、螺噻喃二醇和部分异氰酸酯在催化剂条件先进行反应，得到官能化的螺吡喃和官能化的螺噻喃；

15、b)将步骤a)反应得到的产物、聚醚二元醇和剩余的异氰酸酯混合，得到预聚物体系；

16、c)在预聚物体系中加入扩链剂，进行聚合反应，得到聚合物溶液；

17、d)将所述聚合物溶液去除溶剂，得到三色变色材料。

18、优选的，所述共价接枝制备三色变色材料的制备原料的重量份数如下：

19、聚醚二元醇：30～80份，异氰酸酯：5～15份，催化剂：0.03～0.1份，螺吡喃二醇：0.3～5份，螺噻喃二醇：0.3～5份，扩链剂：1～5份。

20、优选的，所述步骤a)中螺吡喃二醇和螺噻喃二醇的总摩尔数与所述部分异氰酸酯的摩尔比为1：(5～10)。

21、优选的，所述聚醚二元醇包括聚氧化丙烯二醇和/或聚四氢呋喃二醇，所述聚醚二元醇的相对分子量为1000～5000g/mol。

22、优选的，所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、4,4-二苯基亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯中的一种或多种；

23、所述催化剂包括锡类催化剂。

24、本发明提供了一种螺环类化合物在三色变色材料的梯度变色中的应用，所述螺环类化合物包括螺吡喃和螺噻喃；所述三色变色材料为螺环类化合物与聚氨酯材料的共混物，或者为螺环类化合物与聚氨酯材料通过共价接枝得到的材料；所述三色变色材料在紫外和/或力的条件下变紫色；在高于1590lx强度的白光条件下变绿色，在30～70℃的热条件下梯度褪色。本发明中的三色变色材料在具有光、力、热多重刺激响应性，特定条件下能够实现紫色-绿色-棕色(本色)三色的可逆变化，能够有效克服含单一螺吡喃体系多重刺激下单一颜色的变化，且实现了不同温度下梯度性的褪色，实现了信息的多色编辑及修改功能，显著扩展了可逆书写的发展潜力，此外利用紫外线照射变色功能可用于紫外预警，以及多重刺激变色可用于防伪加密等领域。

技术特征：

1.螺环类化合物在三色变色材料的梯度变色中的应用，所述螺环类化合物包括螺吡喃和螺噻喃；

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述螺吡喃和螺噻喃的质量比为1：(0.5～2)；

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述聚氨酯材料中硬段的质量含量为15～45％。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述梯度褪色具体为：在30～70℃之间，先退去绿色，后退去紫色。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述螺环类化合物与聚氨酯材料按照以下步骤制备得到三色变色材料：

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述螺环类化合物与聚氨酯材料按照以下步骤进行共价接枝得到三色变色材料：

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述共价接枝制备三色变色材料的制备原料的重量份数如下：

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述步骤a)中螺吡喃二醇和螺噻喃二醇的总摩尔数与所述部分异氰酸酯的摩尔比为1：(5～10)。

9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述聚醚二元醇包括聚氧化丙烯二醇和/或聚四氢呋喃二醇，所述聚醚二元醇的相对分子量为1000～5000g/mol。

10.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、4,4-二苯基亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯中的一种或多种；

技术总结本发明提供了一种螺环类化合物在三色变色材料的梯度变色中的应用，所述螺环类化合物包括螺吡喃和螺噻喃；所述三色变色材料为螺环类化合物与聚氨酯材料的共混物，或者为螺环类化合物与聚氨酯材料通过共价接枝得到的材料；所述三色变色材料在紫外和/或力的条件下变紫色；在高于1590lx强度的白光条件下变绿色，在30～70℃的热条件下梯度褪色。本发明中的三色变色材料在具有光、力、热多重刺激响应性，特定条件下能够实现紫色‑绿色‑棕色三色的可逆变化，实现了不同温度下梯度性的褪色，实现了信息的多色编辑及修改功能，显著扩展了可逆书写、紫外预警，以及防伪加密等领域的应用。技术研发人员：许东华,林园园,栾世方,齐永刚,王明哲,邹佳伟受保护的技术使用者：中国科学院长春应用化学研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/11