吡唑啉酮/聚合物（HPMC、PVA）复合薄膜的制备及其光致变色性能

论文摘要

有机光致变色材料是一种具有潜在应用前景的新型功能材料，可广泛应用于光信息存储、非线性光学、光开光和信息处理器等领域。吡唑啉酮类光致变色化合物是一类在粉晶状态下具有可逆光致变色性能的新型光致变色材料，但该类体系为有机小分子材料，不便于制造成器件。从实用化的角度分析，有机光致变色材料须在膜、纤维、片状等固态结构下具有光致变色性能才能更好地满足高密度信息存储和光开关等高新技术领域的应用。而高分子聚合物是一类具有易加工性、可成膜性、机械性能强等特点的大分子材料。为了满足实际应用对材料的技术要求，本文采用物理掺杂共混法，将吡唑啉酮类光致变色材料与水溶性高分子聚合物材料相复合，制备出吡唑啉酮/聚合物复合薄膜，实现吡唑啉酮类光致变色化合物在聚合物基质中的变色行为。本文的主要研究内容如下：1.基于实验室前期系列研究的基础上，选用3种光致变色性能较好的吡唑啉酮类光致变色化合物，以成膜性好的水溶性高分子聚合物羟丙基甲基纤维素HPMC或聚乙烯醇PVA作为基质，采用物理掺杂法将吡唑啉酮类光致变色材料分散到聚合物基质中，制备出具有可逆光致变色响应性的吡唑啉酮/聚合物复合光致变色薄膜。2.利用紫外-可见光谱仪、荧光光谱仪、共聚焦拉曼光谱仪研究复合薄膜的光致变色性能及其变色机理；采用扫描电镜研究复合薄膜材料的表面形貌特征。研究结果表明：变色材料能够很好地掺杂分散到聚合物基质中，其形貌结构几乎不受基质的影响；吡唑啉酮/聚合物复合薄膜具有良好的光致变色性能；且复合薄膜的光致变色行为、热致褪色行为与纯化合物的基本一致；复合薄膜的变色机理与纯化合物的变色机理相一致，均由光照前的醇式结构向光照后的酮式结构转化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1. 变色材料简介
• 1.1 无机光致变色材料
• 1.2 有机光致变色材料
• 1.3 复合光致变色材料
• 2. 光致变色材料的应用
• 3. 本论文研究目的﹑意义及内容
• 3.1 研究目的﹑意义
• 3.2 研究内容
• 第一章 吡唑啉酮/羟丙基甲基纤维素聚合物复合薄膜的制备及其光致变色性能
• 试剂
• 仪器
• 第一节 DP3ClBP-PSC/HPMC 聚合物复合薄膜的制备及其光致变色性能
• 1. 实验部分
• 1.1 1 ,3-二苯基-4-间氯苯甲酰基-5-吡唑啉酮 N（4）-苯基氨基脲（DP3ClBP-PSC）的合成
• 1.2 DP3ClBP-PSC/HPMC 聚合物复合薄膜的制备
• 2. 结果与讨论
• 2.1 扫描电镜分析
• 2.2 共聚焦拉曼光谱分析
• 2.3 粉末 X-射线衍射分析
• 2.4 复合薄膜紫外-可见吸收光谱分析
• 2.5 复合薄膜的荧光光谱分析
• 3. 小结
• 第二节 DP4ClBP-PSC/HPMC 聚合物复合薄膜的制备及其光致变色性能
• 1. 实验部分
• 1.1 1,3-二苯基-4-对氯苯甲酰基-5-吡唑啉酮 N（4）-苯基氨基脲（DP4ClBP-PSC）的合成
• 1.2 DP4ClBP-PSC/HPMC 聚合物复合薄膜的制备
• 2. 结果与讨论
• 2.1 扫描电镜分析
• 2.2 共聚焦拉曼光谱分析
• 2.3 DP4ClBP-PSC/HPMC 聚合物复合薄膜紫外-可见吸收光谱分析
• 2.4 DP4ClBP-PSC/HPMC 聚合物复合薄膜荧光光谱分析
• 3. 小结
• 第三节 DP3BrBP-PSC/HPMC 聚合物复合薄膜的制备及其光致变色性能
• 1. 实验部分
• 1.1 1,3-二苯基-3-间溴苯甲酰基-5-吡唑啉酮 N（4）-苯基氨基脲（DP3BrBP-PSC）的合成
• 1.2 DP3BrBP-PSC/HPMC 聚合物复合薄膜的制备
• 2. 结果与讨论
• 2.1 扫描电镜分析
• 2.2 共聚焦拉曼光谱分析
• 2.3 粉末 X-射线衍射分析
• 2.4 DP3BrBP-PSC/HPMC 聚合物复合薄膜紫外-可见吸收光谱分析
• 2.5 DP3BrBP-PSC/HPMC 聚合物复合薄膜荧光光谱分析
• 3. 小结
• 第二章 吡唑啉酮/聚乙烯醇聚合物复合薄膜的制备及其光致变色性能
• 试剂
• 仪器
• 第一节 DP3ClBP-PSC/PVA 聚合物复合薄膜的制备及其光致变色性能
• 1. 实验部分
• 2. 结果与讨论
• 2.1 复合薄膜紫外-可见吸收光谱分析
• 2.2 复合薄膜荧光光谱分析
• 2.3 DP3ClBP-PSC/PVA （2 wt%） 聚合物复合薄膜光致变色反应动力学
• 2.4 不同温度对 DP3ClBP-PSC/PVA （2 wt%） 聚合物复合薄膜热消色行为的影响
• 2.5 DP3ClBP-PSC/PVA （2 wt%） 聚合物复合薄膜热消色行为及抗疲劳性分析
• 2.6 扫描电镜分析
• 2.7 共聚焦拉曼光谱分析
• 2.8 粉末 X-射线衍射分析
• 3. 小结
• 第二节 DP4ClBP-PSC/PVA 聚合物复合薄膜的制备及其光致变色性能
• 1. 实验部分
• 2. 结果与讨论
• 2.1 DP4ClBP-PSC/PVA 聚合物复合薄膜紫外-可见吸收光谱分析
• 2.2 DP4ClBP-PSC/PVA 聚合物复合薄膜荧光光谱分析
• 2.3 扫描电镜分析
• 2.4 共聚焦拉曼光谱分析
• 2.5 粉末 X-射线衍射分析
• 3. 小结
• 第三节 DP3BrBP-PSC/PVA 聚合物复合薄膜的制备及其光致变色性能
• 1. 实验部分
• 2. 结果与讨论
• 2.1 DP3BrBP-PSC/PVA 聚合物复合薄膜紫外-可见吸收光谱分析
• 2.2 DP3BrBP-PSC/PVA 聚合物复合薄膜荧光光谱分析
• 2.3 扫描电镜分析
• 2.4 共聚焦拉曼光谱分析
• 2.5 粉末 X-射线衍射分析
• 3. 小结
• 全文总结
• 参考文献
• 论文发表情况
• 致谢