DE69008965T2

DE69008965T2 - Photochrommaterialien aus einem dünnen Photochromfilm und Verfahren zur Herstellung desselben.

Info

Publication number: DE69008965T2
Application number: DE69008965T
Authority: DE
Inventors: Eiji Ando; Kumiko Moriyama; Masaaki Suzuki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-08-03
Filing date: 1990-08-03
Publication date: 1994-09-15
Anticipated expiration: 2010-08-04
Also published as: US5252437A; EP0411957A3; EP0411957B1; EP0411957A2; DE69008965D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf photochrome Materialien mit einein dünnen photochromen Film und auch auf ein Verfahren zur Herstellung des photochromen Materials.
Photochrome Materialien sind als Substanzen bekannt, die durch Einstrahlung von Licht reversiblen Farbveränderungen unterliegen. Eine Anzahl organischer photochromer Substanzen ist dafür bekannt, daß sie Photoreaktionen wie Cis-trans-Isomerisation, Photo-Ringöffnungsreaktionen, Photo-Dimerisation und dergleichen unterliegen.
Diese photochromen Materialien oder Substanzen haben breite Verwendbarkeit in den Gebieten von Gläsern, deren Farbe durch Belichtung mit UV-Strahlen geändert wird, Photo-Schalt-Vorrichtungen, in denen Veränderungen des Brechnungsindex oder der Lichtabsorption ausgenutzt werden, oder löschbaren optischen Speichern und dergleichen. Photochrome Substanzen sind oft in der Form eines auf einem Träger gebildeten Dünnfilms angewendet worden. Für die Bildung des Dünnfilms sind viele Verfahren entwickelt und verwendet worden, wie Gießverfahren, Gießverfahren aus einer Dispersion in einem Polymer ("Dispersion-in-polymer casting"), bei dem die Substanzen in Polymeren dispergiert sind, Vakuum-Abscheideverfahren, das Langmuir-Blodgett-Verfahren (im folgenden einfach als LB-Technik oder -Verfahren bezeichnet) und dergleichen.
Wenn die Gießverfahren, Gießverfahren aus einer Dispersion in einem Polymer und Vakuumabscheidetechniken zur Herstellung eines Dünnfilms aus photochromen Substanzen, die in einer Lösung eine gute photochrome Reaktion entfalten, verwendet werden, kann in dem Dünnfilm möglicherweise keine stabile photochrome Reaktion auftreten. Als Gründe dafür werden die folgenden betrachtet: (1) die photochrome Substanz ist in dem Dünnfilm kristallisiert; (2) die photochrome Substanz ist in solch einem Verbindungszustand, daß es unwahrscheinlich ist, daß sie der photochromen Reaktion unterliegt; und (3) die photochrome Substanz ist nicht gleichförmig dispergiert, so daß kein homogener Film erhalten wird. Das LB-Verfahren ist gegenüber den vorstehenden Verfahren darin vorteilhaft, daß es unwahrscheinlich ist, daß die vorstehenden Probleme auftreten, da ein monomolekularer Film von einer guten Qualität an der Grenzfläche zwischen dem Gas und der Flüssigkeit gebildet wird. Dem LB- Verfahren ist jedoch eine Beschränkung auferlegt. Insbesondere sollte, um einen monomolekularen Film an der Grenzfläche zu bilden, die photochrome Substanz Oberflächenaktivität und eine Lang-Alkylkette haben. Das bedeutet, daß sowohl photochrome Substanzen ohne langkettige Kohlenwasserstoffgruppe als auch wasserlösliche photochrome Substanzen nicht mit dem LB-Verfahren aufgetragen werden können.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein photochromes Material zur Verfügung zu stellen, das einen Dünnfilm aus photochromen Substanzen mit einer anionischen Gruppe umfaßt, die in Kombination mit kationischen oberflächenaktiven Substanzen verwendet werden, wodurch ein guter Photochromismus unabhängig von der Dicke des Dünnfilms entfaltet wird, und der Film homogen ist und eine gute Qualität hat.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines photochromen Dünnfilms zur Verfügung zu stellen, der gleichförmig in der Filmqualität ist und der guten Photochromismus entfaltet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein photochromes Material zur Verfügung gestellt, das einen Träger und einen auf dem Träger gebildeten photochromen Dünnfilm umfaßt, wobei der photochrome Dünnfilm aus einem Ionenkomplex aus einer organischen photochromen Substanz mit einer anionischen Gruppe und einem kationischen oberflächenaktiven Mittel hergestellt ißt. Der Dünnfilm kann entweder ein monomolekularer Film oder ein zusammengesetzter Film sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines photochromen Materials zur Verfügung gestellt, das die folgenden Schritte umfaßt: Vermischen einer organischen photochromen Substanz mit einer anionischen Gruppe und einem kationischen oberflächenaktiven Mittel in einem Lösungsmittel, bis ein Ionenkomplex gebildet ist, Auftragen der Mischung auf einen Träger und Trocknen der aufgetragenen Mischung unter Bildung eines Ionenkomplex-Dünnfilms mit der Eigenschaft, auf dem Träger Photochromismus zu unterliegen. Der hierbei verwendete Dünnfilm sollte vorzugsweise eine Dicke von 20 Å bis 10 um, innerhalb derer der Ionenkomplex den Photochromismus zufriedenstellend entfalten kann, haben. Da das kationische oberflächenaktive Mittel die Fähigkeit hat, eine sich selbst aufbauende molekulare Strukturzusammensetzung zu bilden, wird der erhaltene Dünnfilm homogen und von hoher Qualität. Darüber hinaus hat der Ionenkomplex einen hohen Freiheitsgrad bei der Molekülbewegung. Als ein Ergebnis tritt die durch die Photoreaktion verursachte strukturelle Veränderung leichter auf, was somit zu besserem Photochromismus führt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines photochromen Materials mit einem photochromen Dünnfilm zur Verfügung gestellt, das die folgenden Schritte umfaßt: Dispergieren eines kationischen oberflächenaktiven Mittels mit mindestens einer linearen Kohlenwasserstoffgruppe mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen in Wasser, bis das kationische oberflächenaktive Mittel molekular strukturiert ist, Hinzufügen einer wäßrigen Lösung einer photochromen Substanz mit einer anionischen Gruppe zu der wäßrigen Dispersion unter Bildung eines Ionenkomplexes auf einer Oberfläche des molekular strukturierten, kationischen oberflächenaktiven Mittels, Auftragen der sich ergebenden Mischung auf einen Träger, und Trocknen der aufgetragenen Mischung unter Bildung eines Ionenkomplex-Dünnfilms. Gemäß dieser Ausführungsform wird das kationische oberflächenaktive Mittel zu Anfang in einer molekularen Strukturzusammensetzung gebildet durch Dispersion in Wasser unter Erschütterung wie durch ultraschallwellen. Einige Amine oder quaternäre Ammoniumverbindungen mit einer langkettigen Kohlenwasserstoffgruppe sind in der Lage, solch eine molekulare Strukturzusammensetzung zu bilden, insbesondere, eine bimolekulare Filmstruktur, in der die hydrophoben langkettigen Kohlenwasserstoffgruppen der jeweiligen Moleküle der Verbindung sich jeweils gegenüberstehen, so daß hydrophile Gruppen außen in der Struktur angeordnet sind.
Fig. 1 ist ein Absorptionsspektrumsdiagramm eines photochromen Dünnfilms, erhalten in Beispiel 1 gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Absorptionsspektrumsdiagramm eines photochromen Dünnfilms, erhalten in Beispiel 2; und
Fig. 3 ist ein Absorptionsspektrumsdiagramm eines photochromen Dünnfilms, erhalten in Beispiel 4.
Das photochrome Material gemäß der Erfindung umfaßt einen Träger, auf dem ein photochromer Dünnfilm, hergestellt aus einem Ionenkomplex aus einer organischen photochromen Substanz mit einer anionischen Gruppe und einem kationischen oberflächenaktiven Mittel, gebildet wird.
Der Träger kann aus transparenten Materialien wie Glas, Quarz, synthetischen Harzen und dergleichen und anderen Materialien wie Metallen, Halbleitern und dergleichen hergestellt sein.
Die Form des Trägers kann vom Verwendungszweck abhängen und umfaßt beispielsweise eine Scheibe, ein Blatt, eine Platte, einen Stab, eine Faser oder dergleichen.
Der auf dem Träger gebildete photochrome Film hat eine Dicke von 20 Å bis 10 um, obwohl sie von den Typen der photochromen Substanzen und dem oberflächenaktiven Mittel, dem Typ und dem Verwendungszweck des photochromen Materials und dergleichen abhängt.
Die organischen photochromen Substanzen sollten eine anionische Gruppe haben, die unbedingt für die Bildung von Ionenkomplexen mit kationischen oberflächenaktiven Mitteln erforderlich ist. Beispiele für die anionische Gruppe sind eine Sulfo- Gruppe, eine Carboxylgruppe, eine Thiocarboxylgruppe, eine Fulfoaminogruppe, eine Phosphorsäureestergruppe, eine Phosphongruppe und dergleichen. Der Typ der organischen photochromen Substanz ist nicht kritisch, vorausgesetzt, daß sie Photochromismus entfaltet und eine anionische Gruppe hat mit der Eigenschaft, Ionenkomplexe mit kationischen oberflächenaktiven Mitteln zu bilden.
Bevorzugte Beispiele für die organischen photochromen Substanzen sind Spiropyran-Verbindungen, die in Wasser löslich sind und niemals verwendet worden sind für die Bildung eines Dünnfilms nach dem LB-Verfahren unter Verwendung eines Wasser-Mediums. Beispiele für die Spiropyran-Verbindungen sind solche Verbindungen mit den folgenden Formeln
, worin X H&spplus; oder HN&spplus;(C&sub2;H&sub5;)&sub3; darstellt und R&sub2; H oder OCH&sub3; ist,
Diese Spiropyran-Verbindungen haben keine langkettige Kohlenwasserstoffgruppe aber eine Sulfo- oder Carboxylgruppe, so daß sie wasserlöslich sind. Die wasserlöslichen Spiropyranverbindungen sind niemals als ein Dünnfilm nach dem LB-Verfahren gebildet worden. Darüber hinaus ist es schwierig, wenn diese Verbindungen einzeln durch Gießen, Gießen aus einer Dispersion in einem Polymer oder Vakuumabscheidung aufgetragen werden, einen Film guter Qualität oder einen Film, der guten Photochromismus entfaltet, zu erhalten. Selbstverständlich sind die photochromen Verbindungen mit einer anionischen Gruppe nicht auf die vorstehend angegebenen beschränkt, sondern jede photochrome Verbindung mit einer anionischen Gruppe kann in der Ausführung der Erfindung verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie in der Lage ist, Ionenkomplexe mit kationischen oberflächenaktiven Substanzen zu bilden.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbaren kationischen oberflächenaktiven Mittel umfassen primäre, sekundäre und tertiäre Amine und quaternäre Ammonium-Verbindungen, die mindestens eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 8 bis 30 Kohlenstoff- Atomen haben. Außer den vorstehend erwähnten Aminen und Ammonium-Verbindungen können langkettige oberflächenaktive Mittel mit einer Pyridinium-Gruppe oder einer Imidazolgruppe verwendet werden. Spezifische Beispiele für die kationischen oberflächenaktiven Mittel sind eine Dioctadecyldimethylammonium-Verbindung, eine Octadecylaminverbindung, eine Hexadecyldimethylaminverbindung, eine Tridodecylmethylammoniumverbindung, eine N-Docosylpyridiniumverbindung, eine N-Dodecylimidazol-Verbindung, eine N,N-Dioctadecylviologenverbindung, eine Phosphatidylcholinverbindung und dergleichen. Von diesen sind die primären, sekundären, tertiären Amine und quaternären Ammoniumverbindungen bevorzugt. Insbesondere ist die Dioctadecyldimethylammoniumverbindung, die die Fähigkeit hat, einen bimolekularen Film zu bilden, der in einer sich selbst aufbauenden molekularen Strukturzusammensetzung, wie vorstehend ausgeführt, ist, bevorzugter, da es wahrscheinlicher wird, daß ein homogener Dünnfilm gebildet wird.
Die Herstellung des Dünnfilms aus Ionenkomplexen aus photochromen Substanzen mit einer anionischen Gruppe und kationischen oberflächenaktiven Substanzen wird beschrieben.
Als ein Anfangsschritt wird der Ionenkomplex hergestellt. Die Herstellung kann erfolgen durch Vermischen zweier Bestandteile in einem Lösungsmittel für die zwei Bestandteile, oder der Ionenkomplex kann gebildet werden, indem als erstes eine wäßrige Lösung einer wasserlöslichen, photochromen Verbindung mit einer anionischen Gruppe bereitgestellt wird, und dann eine Lösung aus einem kationischen oberflächenaktiven Mittel auf der wäßrigen Lösung der photochromen Verbindung mit einer anionischen Gruppe ausgebreitet wird, wodurch ein monomolekularer Film aus einem Ionenkomplex, der an der Grenzfläche zwischen der wäßrigen Lösung und dem kationischen oberflächenaktiven Mittel gebildet worden ist, erhalten wird. Alternativ kann ein kationisches oberflächenaktives Mittel mit der Eigenschaft, eine bimolekulare Strukturzusammensetzung zu bilden, in Wasser gegeben und dispergiert werden, zum Beispiel, durch Behandlung mit Ultraschallwellen unter Bildung einer bimolekularen Strukturzusammensetzung des in Wasser dispergierten Mittels. Danach wird eine photochrome Substanz mit einer anionischen Gruppe der Dispersion zugefügt, wodurch die Substanz auf der Oberfläche der bimolekularen Strukturzusammensetzung adsorbiert wird, wodurch ein Ionenkomplex gebildet wird.
Jedes Lösungsmittel mit der Eigenschaft, die zwei Bestandteile zu lösen, ist verwendbar. Beispiele für das Lösungsmittel umfassen Alkohole wie Methylalkohol, Ethylalkohol, Isopropylalkohol, Phenol und dergleichen, Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Cyclohexan und dergleichen, halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Chloroform, Dichlorethan, Tetrachlorkohlenstoff und dergleichen, aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol und dergleichen, Ether wie Ethylether, Tetrahydrofuran und dergleichen, und Ketone wie Aceton, Ethylmethylketon und dergleichen. Diese Lösungsmittel können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Die beiden Bestandteile werden in im wesentlichen äquimolaren Mengen vermischt.
In all den Fällen für die vorstehend ausgeführte Herstellung kann die Konzentration der anionischen photochromen Verbindung oder des kationischen oberflächenaktiven Mittel von der Art der Filmbildung abhängen und liegt gewöhnlich in dem Bereich von 1 umol/Liter bis zu 1 mol/Liter.
Der Ionenkomplex wird leicht gebildet durch gegenseitiges Mischen oder in-Kontakt-Bringen der beiden Bestandteile bei Temperaturen von 5 bis 80 ºC.
Die Bildung des Ionenkomplexes kann durch Infrarot-Spektroskopie bestätigt werden.
Wenn der Ionenkomplex bereits in solch einer Weise wie vorstehend angegeben gebildet worden ist, kann ein Dünnfilm ohne jede Schwierigkeit gebildet werden. Zum Beispiel, wenn die beiden Bestandteile in einem Lösungsmittel unter Bildung eines Ionenkomplex vermischt sind, kann die Lösung durch Rotationsbeschichten, Gießen, das LB-Verfahren oder dergleichen aufgetragen werden. Alternativ wird, wenn der Ionenkomplex an der Grenzfläche zwischen zwei Lösungen gebildet wird, das LB-Verfahren vorzugsweise verwendet, nach Verteilen einer der Lösungen auf der anderen Lösung. Wenn das LB-Verfahren verwendet wird, können mehrere monomolekulare Filme durch eine übliche Weise aufgebaut werden und gewöhnliche Filmbildungsbedingungen, einschließlich einem Oberflächendruck und einer Aufbaugeschwindigkeit können in der Ausführung der Erfindung verwendet werden.
Diese und weitere Anwendungen der Ionenkomplexe sind besonders in Beispielen beschrieben.
Der auf einem Träger gebildete Dünnfilm kann stehengelassen werden, wodurch das Lösungsmittel oder Wasser entfernt wird, und man einen trockenen Dünnfilm erhält.
Die vorliegende Erfindung ist noch spezieller durch Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Eine Spiropyran-Verbindung mit der folgenden Formel (I) mit einer Sulfogruppe an der N-Position und ein oberflächenaktives Mittel mit der folgenden Formel (II)
wurden in äquimolaren Mengen bereitgestellt und in Ethylalkohol in einer Konzentration von 1 mmol/Liter für jeden Bestandteil durch 10minütiges Rühren unter Verwendung eines Magnetrührers vermischt, wodurch ein Ionenkomplex aus diesen Verbindungen gebildet wurde. Die sich ergebende Lösung war farblos. Als die Lösung mit einem UV-Strahl mit einer Wellenlänge von 366 nm bestrahlt wurde, wurde sie in eine farbige Lösung mit einem Absorptionsmaximum in der Nähe von 540 nm verwandelt, wodurch sie guten Photochromismus entfaltete.
Die Lösung wurde durch Rotationsbeschichten auf ein Substrat unter Bedingungen einer Rotationsfrequenz von 2000 U/min. und einer Rotationszeit von 20 Sekunden aufgetragen, wodurch ein photochromer Dünnfilm mit einer Dicke von 1000 Å gebildet wurde. Die photochrome Eigenschaft des vorstehend erhaltenen Dünnfilms ist in Fig. 1 gezeigt, worin das Absorptionsspektrum mit durchgezogener Linie eines ist, das unmittelbar nach der Herstellung erhalten wurde, und das Absorptionsspektrum mit unterbrochener Linie eines nach Bestrahlung mit UV-Licht ist.
Aus der Figur ist ersichtlich, daß, wenn die UV-Einstrahlung gemacht ist, der Dünnfilm von einem farblosen Zustand in einen gefärbten Zustand mit einem Absorptionsmaximum bei einer Wellenlänge von 580 nm verwandelt wurde. Somit ist guter Photochromismus sichergestellt. Die Analyse des Dünnfilms mit Röntgenbeugung zeigte, daß der Film eine bimolekulare Filmstruktur mit einer homogenen Filmqualität aufwies.
Zum Vergleich wurde der vorstehende Vorgang wiederholt ohne Verwendung eines kationischen oberflächenaktiven Mittels. Die sich ergebende Lösung zeigte guten Photochromismus, als sie mit einem UV-Strahl mit einer Wellenlänge von 366 nm bestrahlt wurde, d. h. die farblose Lösung wurde in eine farbige Lösung mit einer Absorption bei ungefähr 540 nm verwandelt. Die Lösung wurde auf ein Substrat durch Rotationsbeschichten in derselben Weise wie vorstehend beschrieben aufgetragen. Der sich ergebende Film blieb nach Bestrahlung mit UV-Strahlen farblos und entfaltete somit keinen Photochromismus.

Beispiel 2

Eine Spiropyran-Verbindung nach Formel (III) mit einer Sulfogruppe an der N-Position und ein oberflächenaktives Mittel mit der in Beispiel 1 verwendeten Formel (II) wurden in äquimolaren Mengen bereitgestellt und in einem gemischten Lösungsmittel aus Methylalkohol und Chloroform in gleichen Mengen gemischt, wodurch ein Ionenkomplex aus diesen Verbindungen gebildet wurde.
Die sich ergebende Lösung wurde über die Gas-Flüssigkeit- Grenzfläche einer Subphase aus reinem Wasser, erhalten durch Destillation von bereits ionenausgetauschtem Wasser, bei einer Wassertemperatur von 18 ºC ausgebreitet. Ein monomolekularer Film wurde an der Gas-Flüssigkeit-Grenzfläche bei einer Verdichtungsgeschwindigkeit von 10 mm/min. gebildet.
Die Spiropyranverbindung nach Formel (III) ist wasserlöslich und kann keinen monomolekularen Film bilden, wenn einzeln verwendet. Als der Ionenkomplex durch Kombination mit dem kationischen oberflächenaktiven Mittel gebildet wurde, wurde Oberflächenaktivität verliehen, wodurch die Bildung eines stabilen monomolekularen Films an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche sichergestellt wurde.
Fünf monomolekulare Filme wurden auf einem Quarzsubstrat unter den Bedingungen eines Oberflächendrucks von 30 mN/m und einer Aufbaugeschwindigkeit von 10 mm/min aufgebaut. Der aus dem Ionenkomplex aufgebaute Film hatte eine Absorptionsspektrumscharakteristik, die in Fig. 2 gezeigt ist. Die Figur zeigte, daß der aus dem Ionenkomplex aufgebaute Film ein Absorptionsmaximum in der Nähe von 610 nm hatte.
Wie aus diesem Beispiel deutlich wird, kann, wenn der photochromen Substanz, die ursprünglich keine Oberflächenaktivität hatte, Oberflächenaktivität durch Kombination mit kationischen oberflächenaktiven Mitteln verliehen wird, ein monomolekularer Film aus dem sich ergebenden Ionenkomplex, der die photochrome Substanz enthält, gebildet werden, ohne den Photochromismus der photochromen Substanz ungünstig zu beeinflussen. Das ermöglicht die Anwendung des LB-Verfahrens auf photochrome Substanzen, auf die das LB-Verfahren nicht angewendet worden ist, aufgrund der Abwesenheit einer langkettigen Kohlenwasserstoffgruppe, und die eine anionische Gruppe haben. Da das LB-Verfahren verwendet werden kann, wird der sich ergebende Film gleichförmig in der Qualität.

Beispiel 3

Eine wäßrige Lösung aus einer Spiropyran-Verbindung mit der in Beispiel 2 verwendeten Formel (III) in einer Konzentration von 1 umol/Liter wurde als eine Subphase bereitgestellt. Über die Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche der Subphase wurde ein kationisches oberflächenaktives Mittel mit der Formel CH&sub3;(CH&sub2;)&sub1;&sub7;NH&sub2; ausgebreitet, das in Chloroform in einer Konzentration von 1 mmol/Liter gelöst war, wodurch ein monomolekularer Film gebildet wurde. Der Film wurde bei einer Geschwindigkeit von 10 mm/min. verdichtet, bis der oberflächendruck 30 mN/m erreichte, nachfolgend 30 Minuten stehengelassen bei einem konstanten Druck von 30 mN/m, wodurch verursacht wurde, daß das Spiropyran auf dem monomolekularen Film aus dem oberflächenaktiven Mittel adsorbiert wurde. Somit wurde ein monomolekularer Ionenkomplex-Film gebildet.
Der monomolekulare Ionenkomplex-Film wurde nach dem LB-Verfahren gebildet, in dem fünf aufgebaute Filme auf einem Quarz- Substrat bei einem Oberflächendruck von 30 mN/m und einer Aufbaugeschwindigkeit von 10 mm/min gebildet wurden. Der LB-Film aus dem den Ionenkomplex bildenden Spiropyran nahm eine tiefblaue Farbe mit einem Absorptionsmaximum bei ungefähr 610 nm an. Die Filmqualität war gut mit gutem Photochromismus.

Beispiel 4

Das kationische oberflächenaktive Mittel nach Formel (II), wie vorstehend angedeutet, wurde destilliertem Wasser in einer Konzentration von 5 mmol/Liter zugefügt und mit Ultraschallwellen 10 Minuten behandelt, wodurch das Mittel dispergiert wurde und eine bimolekulare Filmstruktur im Wasser hatte. Danach wurde eine wäßrige Lösung aus der Spiropyranverbindung mit der vorstehend angedeuteten Formel (I) in einer Konzentration von 5 mmol/Liter der Dispersion hinzugefügt und 30 Minuten oder länger stehengelassen, wobei eine Ionenkomplexlösung erhalten wurde, in der die Spiropyran-Verbindung auf der Oberfläche des bimolekularen Films adsorbiert war. Die sich ergebende wäßrige Lösung wurde auf ein Quarz-Substrat aufgetragen und über Nacht getrocknet, wobei ein transparenter, homogen gegossener Dünnfilm mit einer Dicke von 5 um erhalten wurde.
Die Analyse des Dünnfilms mit Röntgenbeugung zeigte, daß er eine bimolekulare Filmstruktur hatte. Der Dünnfilm war nach der Bildung farblos und wurde durch UV-Einstrahlung in eine dunkelrosa Farbe verwandelt. In Fig. 3 ist ein Absorptionsspektrumsdiagramm des Dünnfilms gezeigt, in dem das durch die durchgezogene Linie gezeigte Spektrum das ist, was unmittelbar nach der Bildung erhalten wurde, und das durch die unterbrochene Linie gezeigte Spektrum das nach der UV-Bestrahlung ist. Diese Figur zeigte, daß das farbige Produkt ein Absorptionsmaximum bei ungefähr 570 nm hatte, und daß die Absorptionsintensität durch Bestrahlung mit sichtbarem Licht reduziert wurde, womit gute photochrome Eigenschaften entfaltet wurden.

Beispiel 5

Eine Spiropyran-Verbindung mit der folgenden Formel (IV) und das kationische oberflächenaktive Mittel mit der in den vorstehenden Beispielen verwendeten Formel (II) wurden in einem gemischten Lösungsmittel aus Methylalkohol und Benzol in gleichen Mengen gemischt und 30 Minuten oder länger stehengelassen, wobei sich ein Ionenkomplex bildete.
Die sich ergebende Lösung wurde über bereits destilliertem Wasser unter Bildung eines monomolekularen Films ausgebreitet.
Die Bildung des monomolekularen Films an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche wurde bei einer Verdichtungsgeschwindigkeit von 10 mm/min. durchgeführt. Das Spiropyran (IV) ist wasserlöslich und ist bis jetzt nicht zur Bildung eines monomolekularen Films, wenn einzeln verwendet, eingesetzt worden. Die Kombination mit dem oberflächenaktiven Mittel (11) jedoch macht es möglich, einen monomolekularen Film durch Bildung des Ionenkomplexes zu bilden.
Der monomolekulare Film wurde auf einem Quarz-Substrat bei einem Oberflächendruck von 20 mN/m und einer Aufbau-Geschwindigkeit von 10 mm/min aufgebaut. Der sich ergebende Film war gleichförmig in der Qualität und hatte ein Absorptionsmaximum bei ungefähr 420 nm in einem farbigen Zustand. Die Absorptionsintensität konnte durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl mit einer Schwingungswellenlänge von 420 nm reduziert werden, somit wurde guter Photochromismus gezeigt.

Claims

1. Photochromes Material, das einen Träger und, auf dem Träger, einen photochromen Film, umfassend einen Ionenkomplex aus einem kationischen oberflächenaktiven Mittel und einer organischen, photochromen Substanz mit einer anionischen Gruppe, enthält.

2. Photochromes Material nach Anspruch 1, wobei der Film ein monomolekularer Ionenkomplex-Film ist.

3. Photochromes Material nach Anspruch 1, wobei der Film ein aus monomolekularen Schichten des Ionenkomplexes auf gebauter Film ist.

4. Photochromes Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die photochrome Substanz eine Spiropyran-Verbindung mit einer anionischen Gruppe ist.

5. Photochromes Material nach Anspruch 4, wobei die Spiropyran-Verbindung die folgende allgemeine Formel hat:

, worin X H&spplus; oder HN&spplus;(C&sub2;H&sub5;)&sub3; darstellt und R&sub2; H oder OCH&sub3; ist.

6. Photochromes Material nach Anspruch 4, wobei die Spiropyran-Verbindung eine der folgenden Formeln hat:

oder

7. Photochromes Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das kationische oberflächenaktive Mittel ein primäres, sekundäres oder tertiäres Amin mit mindestens einer linearen gesättigten Kohlenwasserstoffgruppe mit 8 bis 30 Kohlenstoff-Atomen, ist.

8. Photochromes Material nach Anspruch 7, wobei das kationische oberflächenaktive Mittel die Formel CH&sub3;(CH&sub2;)&sub1;&sub7;NH&sub2; hat.

9. Photochromes Material nach Anspruch 7, wobei das kationische oberflächenaktive Mittel eine quaternäre Ammoniumverbindung ist.

10. Photochromes Material nach Anspruch 9, wobei das kationische oberflächenaktive Mittel die folgende Formel hat:

11. Verfahren zur Herstellung eines photochromen Materials, enthaltend einen photochromen Film, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt Bildung eines Ionenkomplexes, wie in einem der Ansprüche 1 bis 10 definiert, in einem Lösungsmittel oder Wasser, Auftragen der sich ergebenden Mischung auf einem Träger und Trocknen der aufgetragenen Mischung unter Bildung eines Ionenkomplex-Films auf dem Träger.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Ionenkomplex durch Mischen der organischen photochromen Substanz mit einer anionischen Gruppe und des kationischen oberflächenaktiven Mittels in einem Lösungsmittel gebildet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Ionenkomplex durch Bereitstellen einer Lösung der photochromen Substanz und Ausbreiten des kationischen oberflächenaktiven Mittels an einer Gas-Flüssigkeit-Grenzfläche der Lösung unter Bildung des Ionenkomplexes an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche gebildet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Ionenkomplex durch Dispergieren eines kationischen oberflächenaktiven Mittels mit mindestens einer linearen Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 30 Kohlenstoff-Atomen in Wasser, bis das kationische oberflächenaktive Mittel molekular strukturiert ist, und Hinzufügen einer wäßrigen Lösung einer photochromen Substanz mit einer anionischen Gruppe zu der wäßrigen Dispersion unter Bildung eines Ionenkomplexes auf einer Oberfläche des molekular strukturierten, kationischen Oberflächenaktiven Mittels gebildet wird.