丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括：(1)在避光环境中，将光引发剂Irgacure 369、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和10，12‑二十五碳二炔酸(PCDA)混合，得到乳状液；(2)依次利用LED光和紫外光辐照上述乳状液，得到丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料。解决了传统的聚二乙炔热响应复合材料需要使用挥发性有机溶剂，挥发性有机溶剂会对材料性能产生诸多不利影响，且容易造成二次污染的问题。

【技术实现步骤摘要】
丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及热响应复合材料领域，具体地，涉及一种丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料及其制备方法和应用。
技术介绍
作为一类重要的共轭高分子材料，聚二乙炔由于显著的环境刺激(pH、热、有机溶剂、应力等)响应色变性(通常由蓝色转变为红色)和荧光增强效应(由无荧光转变为强荧光)，激起了人们广泛的研究兴趣并已被制备成多种不同的形态，包括囊泡、薄膜、液晶、电纺纤维等。但是绝大多数情况下在制备过程中需要使用挥发性有机溶剂，不符合绿色化学的发展理念，从而限制了其进一步的深入研究。3D打印技术是通过逐层打印的方式来构造三维的立体结构，在模具制造、工业设计、航天航空、生物印刷等领域具有非常广泛的应用前景。然而目前聚二乙炔材料图案化的研究仅局限于掩膜法，存在精度差、结构简单、制备过程复杂等系列问题。因此有必要将3D打印技术应用于聚二乙炔材料的制备，开发出具有环境响应性能的三维立体结构。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料及其制备方法和应用，解决了传统的聚二乙炔热响应复合材料需要使用挥发性有机溶剂，挥发性有机溶剂会对材料性能产生诸多不利影响，且容易造成二次污染的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料的制备方法，所述制备方法包括：(1)在避光环境中，将光引发剂Irgacure369、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和10，12-二十五碳二炔酸混合，得到乳状液；(2)依次利用LED光和紫外光辐照上述乳状液，得到丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料。本专利技术还提供了一种丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料，所述丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料由上述的制备方法制得。本专利技术还提供了上述的丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料在3D打印中的应用。本专利技术提供了一种丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括：(1)在避光环境中，将光引发剂Irgacure369、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和10，12-二十五碳二炔酸混合，得到乳状液；(2)依次利用LED光和紫外光辐照上述乳状液，得到丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料。本专利技术通过双重光源辐照的方法成功制备出了固相丙烯酸酯基的聚二乙炔复合材料，完全排除了溶剂对于材料性能的不利影响，制作简单，储存方便，响应灵敏，可以满足多样化的三维图案要求，极大地扩展了聚二乙炔材料的应用潜力。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术使用的原料的结构式；图2是本专利技术实施例1的制备工艺图；图3是本专利技术实施例1中乳状液经405nmLED和254nm紫外光依次诱导丙烯酸酯以及二炔酸的光聚合反应图；图4是本专利技术检测例1中热致变色材料的加热紫外-可见吸收光谱以及荧光光谱图；图5是本专利技术是应用例1打印后形成的模型及热致变色过程；图6是本专利技术是应用例2打印后形成的模型及热致变色过程。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料的制备方法，所述制备方法包括：(1)在避光环境中，将光引发剂Irgacure369、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和10，12-二十五碳二炔酸混合，得到乳状液；(2)依次利用LED光和紫外光辐照上述乳状液，得到丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了提高材料性能和响应灵敏度，先将光引发剂Irgacure369和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯进行第一次混合，得到无色液体，之后在避光环境中，加入10，12-二十五碳二炔酸，第二次混合后得到乳状液。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了提高材料性能和响应灵敏度，相对于2g的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，光引发剂Irgacure369的用量为1.0-10.0mg，10，12-二十五碳二炔酸的用量为0.1-0.5g。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了提高混合均匀度，第一次混合采用机械搅拌，搅拌的时间为2-4min。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了提高混合均匀度，第二次混合包括先超声分散4-6min，之后机械搅拌4-6min。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了提高材料性能和响应灵敏度，步骤(2)包括先利用405nmLED光辐照1.5-2.5min，光照强度为100-120mW/cm2；之后利用254nm紫外光辐照4-6min，光照强度为10-20W/cm2。本专利技术还提供了一种丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料，所述丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料由上述的制备方法制得。本专利技术还提供了一种上述的丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料在3D打印中的应用；其中，具体的步骤包括：(1)利用405nm光源的3D打印机将原料制备成特定的三维立体图案；(2)特定图案模型在254nm紫外光辐照下变成蓝色。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了提高打印后图案模型的性能，紫外光辐照的光照强度为10-20W/cm2。在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了提高打印后图案模型的性能，在步骤(1)中，打印的条件包括：光源为405nm激光；光照强度为100-120W/cm2；光斑尺寸为45-55μm；打印速度为1.5-2.5cm/min。下面结合附图和实施例对本专利技术复合材料的制备和热致变色性能以及在3D打印中的应用做进一步的阐述。实施例1先将光引发剂Irgacure369和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯进行第一次混合(采用机械搅拌，搅拌的时间为3min)，得到无色液体，之后在避光环境中，加入10，12-二十五碳二炔酸，第二次混合(包括先超声分散5min，之后机械搅拌5min。)后得到乳状液；依次利用405nmLED光(辐照2min，光照强度为110mW/cm2)和254nm紫外光辐照(辐照5min，光照强度为15W/cm2)上述乳状液，得到丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料；相对于2g的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，光引发剂Irgacure369的用量为1mg，10，12-二十五碳二炔酸的用量为0.1g。原料光引发剂Irgacure369、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)以及10，12-二十五碳二炔酸(PCDA)的结构图如图1所示，其中TMPTA三臂含有丙烯酸酯结构，Irgacure369作为光引发剂用于TMPTA的自由基聚合反应，二炔酸PCDA一端为亲水性羧基，另一端为疏水性烷基链；图2为实施例1的制备工艺图，图3是实施例1中乳状液经405nmLED和254nm紫外光依次诱导丙烯酸酯以及二炔酸的光聚合反应图，图中，a为首先利用405nm的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：/n(1)在避光环境中，将光引发剂Irgacure 369、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和10，12-二十五碳二炔酸混合，得到乳状液；/n(2)依次利用LED光和紫外光辐照上述乳状液，得到丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)在避光环境中，将光引发剂Irgacure369、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和10，12-二十五碳二炔酸混合，得到乳状液；
(2)依次利用LED光和紫外光辐照上述乳状液，得到丙烯酸酯基聚二乙炔热致变色材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，先将光引发剂Irgacure369和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯进行第一次混合，得到无色液体，之后在避光环境中，加入10，12-二十五碳二炔酸，第二次混合后得到乳状液。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，相对于2g的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，光引发剂Irgacure369的用量为1.0-10.0mg，10，12-二十五碳二炔酸的用量为0.1-0.5g。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其中，第一次混合采用机械搅拌，搅拌的时间为2-4min。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其中，第二次混合包括先超声分散4-6min，之后机械搅拌4-6min。
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【专利技术属性】
技术研发人员：许洋洋，刘飞杨，丁招福，宇海银，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34