CN112280551B - 基于pda和双(6-甲酰基苯氧基)-二吡啶铜的热致可逆变色复合材料的制备 - Google Patents

基于pda和双(6-甲酰基苯氧基)-二吡啶铜的热致可逆变色复合材料的制备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于PDA和双（6‑甲酰基苯氧基）‑二吡啶铜的热致可逆变色复合材料的制备方法，是将二乙炔单体和双（6‑甲酰基苯氧基）‑二吡啶铜（II）溶解于二甲基亚砜‑去离子水混合溶剂中形成溶液；20~80℃下超声该混合溶液30~80 min，冷却至室温后进行低温自组装，最后置于波长254 nm的紫外光下照射聚合15~55min，得到具有热致可逆变色复合材料PDA/双（6‑甲酰基苯氧基）‑二吡啶铜。本发明复合材料在室温~80℃区间，随着温度的不断升高，材料的颜色由室温的蓝色→紫色→红色→橙黄色；停止加热冷却至室温后，复合材料颜色恢复至紫色。复合材料具有极佳的热敏性并在室温~80℃间多次热致可逆变色，可作为温度传感器在众多领域得到运用。

Description

基于PDA和双(6-甲酰基苯氧基)-二吡啶铜的热致可逆变色复 合材料的制备
技术领域
本发明涉及一种热致可逆变色材料的制备方法，尤其涉及一种基于聚二乙炔（PDA）和双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的热致可逆变色复合材料的制备方法，属于智能传感领域。
技术背景
热致变色材料是一种新型的智能材料，在不同的外界刺激下发生色度转变，其已被广泛用于温度传感器、激光警告、有色服装、温度敏感涂料等领域。许多研究表明，热致变色材料根据环境温度改变颜色，可用于设计低成本的温度传感器。按照元素组成分类，热致变色材料分为无机热致变色材料和有机热致变色材料，在众多有机热致变色材料中，对聚二乙炔的研究最为广泛。
聚二乙炔（PDA）是一种烯炔交联的共轭聚合物，其是由二炔单体（DA）自组装后经紫外线诱导的聚合作用形成的有序的超分子结构。PDA吸收可见光并在外部刺激下显示不可逆的蓝到红的颜色转变，这种独特的颜色转换特性可使它作为比色传感器，但由于它的色度转换不可逆，限制了它的可持续使用，所以需要对它进行改性以得到热致可逆变色的复合材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于PDA 和双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的热致可逆变色复合材料的制备方法。
一、PDA/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料的制备
本发明基于PDA 和双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的热致可逆变色复合材料的制备方法，是将二乙炔单体溶于二甲基亚砜-去离子水混合溶剂中；将双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）溶于二甲基亚砜后加入到二乙炔单体溶液中形成混合溶液；然后将混合溶液在20~80℃下超声30~80 min，冷却至室温后进行低温自组装8~16 h，得绿色悬浮液；最后将绿色悬浮液置于波长254 nm的紫外光下照射聚合15~55min，得到均匀的蓝色热致可逆变色复合材料PDA/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）。
所述二乙炔单体（DA）为10,12-二十五碳二炔酸（PCDA）或10,12-二十三碳二炔酸（TCDA）。
所述二乙炔单体与双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的质量比为1:0.2~1:1.6。
所述二甲亚砜-去离子水混合溶剂中，二甲亚砜与去离子水的体积比为1:5~1:9。
所述混合溶液中，二乙炔单体与双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的总量为0.5~1.6 mg/mL。
二、PDA/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料的热致可逆变色性能测试
将PDA/ 双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料在室温~80℃水浴加热逐渐升温，并对悬浮液颜色变化进行拍摄。室温下，PDA/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料呈现蓝色；随着温度的不断升高，复合材料的颜色逐渐由蓝色过渡为紫色，然后变为红色，最后变为橙黄色；停止加热冷却到室温后，复合材料返回至紫色。因此，PDA/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料具有热致可逆变色的性能，具有温敏性，颜色能够实现多次可逆转变，具备很好的温度传感器条件。
本发明复合材料PDA/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）热致可逆变色性的机理：通过引入铜配体，PDA和铜配体之间的相互作用，使得加热后无序的PDA构象冷却后可以恢复到初始的有序构象排列，从而使复合材料从橙黄色在一定时间内返回至紫色。
综上所述，本发明PDA/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料复合材料制备方法简便，成本低廉。该复合材料在室温~80℃区间，随着温度的不断升高，材料的颜色由室温的蓝色→紫色→红色→橙黄色；停止加热冷却至室温后，复合材料颜色恢复至紫色。复合材料具有极佳的热敏性并在室温~80℃间多次热致可逆变色，变色颜色多样，可作为温度传感器在众多领域得到运用。
附图说明
图1为不同温度下聚(PCDA)/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料的紫外-可见吸收光谱。
图2为不同温度下聚(TCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料的紫外-可见吸收光谱。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明PDA/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料的制备及热致可逆变色性能作进一步说明。
实施例1、聚（PCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料的制备和可逆热致变色性能
（1）双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的制备：在三乙胺存在下，将0.244g邻羟基苯甲醛加入20mL乙醇中形成溶液，再加入0.09g吡啶混合后，30℃下将混合溶液搅拌30~60 min，再加入0.199g Cu(OAc)2 .H2O继续搅拌30~60 min。从母液中回收晶体，将其滤出，用乙醇洗涤，然后在真空下干燥即得。
（2）聚（PCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料的制备：取10 mg 10,12-二十五碳二炔酸（PCDA）溶解在10 mL二甲亚砜-去离子水混合溶剂（二甲亚砜与去离子水体积比为1:9），得PCDA溶液；将该溶液与10 mL 分散了6 mg双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的去离子水溶液混合，在20~80℃超声30~80 min，冷却至室温后低温静置8~16 h，得到绿色悬浮液；将绿色悬浮液置于波长为254 nm紫外光下照射聚合45 min，得到蓝色悬浮液—聚（PCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料。
（3）聚（PCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的可逆热致变色性能的测试：将聚（PCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料在30~80℃水浴逐渐加热升温，测UV-vis吸收光谱，同时拍照记录颜色变化。随着体系温度升高，聚（PCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料均由蓝色过渡为紫色再变为红色最后为变为橙黄色，完全变为橙黄色后再自然冷却降温，橙黄色在一定时间内返回至紫色。
图1为聚(PCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料在不同温度下紫外-可见吸收光谱。由图1可知，室温下，聚(PCDA)/ 双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料呈现蓝色，在610nm处有最大吸收峰，随着温度的不断升高，复合材料的颜色逐渐由蓝色过渡为紫色，然后变为红色，最后变为橙黄色，同时吸收峰发生蓝移伴随吸光强度上升，吸收峰移至520nm。停止加热冷却至室温后，复合材料由橙黄色恢复至紫色。
实施例2、聚（TCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料的制备和可逆热致变色性能
（1）双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的制备：同实施例1；
（2）聚（TCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料的制备：称取纯化后的10,12-二十三碳二炔酸（TCDA）10 mg，溶解于10 mL二甲亚砜-去离子水混合溶剂（二甲亚砜与去离子水体积比为1:9），得TCDA溶液。将该溶液与10 mL 分散了6 mg 双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的去离子水溶液混合，20~80℃超声30~80 min，冷却至室温后低温静置8~16 h，得到绿色悬浮液；将其置于波长为254 nm紫外光下照射聚合45min，得到蓝色悬浮液—聚（TCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）。
可逆热致变色性能的测试结果表明：聚（TCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）与聚（PCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）有相似的热致可逆变色性能。
图2为聚(TCDA）/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料在不同温度下紫外-可见吸收光谱。由图2可知，室温下，聚(TCDA)/ 双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）复合材料呈现蓝色，在610 nm左右处有最大吸收峰，随着温度的不断升高，复合材料的颜色逐渐由蓝色过渡为紫色，然后变为红色，最后变为橙红色，同时吸收峰发生蓝移伴随吸光强度上升，吸收峰移至520 nm左右。冷却至室温，复合材料由橙红色返回至紫色。

Claims (5)

1.基于PDA 和双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的热致可逆变色复合材料的制备方法，将二乙炔单体 DA溶于二甲基亚砜-去离子水混合溶剂中；将双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）溶于二甲基亚砜后加入到二乙炔单体溶液中形成混合溶液；然后将混合溶液在20~80℃下超声30~80 min，冷却至室温后进行低温自组装8~16 h，得绿色悬浮液；最后将绿色悬浮液置于波长254 nm的紫外光下照射聚合15~55min，得到均匀的蓝色热致可逆变色复合材料PDA/双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）。
2.如权利要求1所述基于PDA 和双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的热致可逆变色复合材料的制备方法，其特征在于：所述二乙炔单体为10,12-二十三碳二炔酸或10,12-二十五碳二炔酸。
3.如权利要求1所述基于PDA 和双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的热致可逆变色复合材料的制备方法，其特征在于：所述二乙炔单体与双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的质量比为1:0.2~1:1.6。
4.如权利要求1所述基于PDA 和双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的热致可逆变色复合材料的制备方法，其特征在于：所述二甲基亚砜-去离子水混合溶剂中，二甲亚砜与去离子水的体积比为1:5~1:9。
5.如权利要求1所述基于PDA 和双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的热致可逆变色复合材料的制备方法，其特征在于：所述混合溶液中，二乙炔单体与双（6-甲酰基苯氧基）-二吡啶铜（II）的总量为0.5~1.6 mg/mL。
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