一种基于多酸的光致变色材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多酸的光致变色材料及其制备方法，以质量份数计，它包括0.0‑30％的钨酸盐，0.0‑30％的钼酸盐，0.0‑10％的无机金属盐，0.0‑10％的无机酸，0.0‑10％的多元醇类配体，0.0‑30％的相转移剂，0.0‑10％的有机胺类，0.0‑5％的表面活性剂。其有益效果在于：它通过先合成高质纯的多酸材料作为良好的电子受体，再进一步和带活性基团氨基的有机胺类化合物(电子给体)复合，通过添加表面活性剂优化材料的形貌，获得均匀更小尺寸的复合纳米材料，使光致变色响应速度加快。不同多酸化合物影响颜色变化，不同有机胺影响稳定性能和变色速率。有利于解决颜色变化单一的问题；聚合型有机胺类可以作为涂料的成膜物质，也能提供丰富的电子给体，满足光致变色的需求，而且能有效提高变色稳定性。

A photochromic material based on polyacid and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种基于多酸的光致变色材料及其制备方法
本专利技术属于变色材料及其制备方法，具体涉及一种基于多酸的光致变色材料及其制备方法。
技术介绍
专利技术专利CN101307148A公开了一种制备复合变色薄膜的方法，该方法包括如下步骤：1)将能形成水凝胶且含有氨基或羟基的化合物与水混合，搅拌；2)向步骤1)的反应体系中，加入无机过渡金属氧化物、同多酸或杂多酸，与水混合、搅拌，得到混合溶液；3)将所述混合水溶液涂布于基片上，凝胶化、干燥后，得到所述复合变色薄膜。能形成水凝胶且含有氨基的化合物为聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸等，所述无机过渡金属氧化物、同多酸或杂多酸，为……钨酸钠、Preyssler型的杂多酸……铕夹心型的杂多酸……钼酸钠。CN104818653A公开了一种紫外光致变色可重复使用纸，并具体公开了紫外光致变色可重复使用纸由紫外光致可逆变色材料与纸张复合制成，所述紫外光致可逆变色材料由聚丙烯酰胺与多酸类化合物组成，且聚丙烯酰胺与多酸类化合物构成给体-受体电荷转移化合物，多酸类化合物与聚丙烯酰胺的比例为10～2:1；其中多酸类化合物为Keggin结构磷钨酸和Keggin结构磷钼酸中的至少一种。所述紫外光致变色可重复使用纸经波长为300～405nm光源辅照5～200ms后被照射部分变为蓝黑、黑色或纯蓝色，空气中自然放置6～30小时后完全褪色。上述现有技术给出了以即能成膜又能提供电子的有机胺(如聚丙烯酰胺)和作为电子受体的多酸(如钨酸钠、钼酸钠或磷钨酸等)为原料制备光致变色材料的技术启示，具有变色快(光照5-200ms后变色)，且能根据多酸的不同可以产生不同颜色的变色效果。本专利技术与上述现有技术的主要区别在于1、所选用的多酸种类不同，本专利技术的多酸是由钨酸盐、钼酸盐、无机金属盐和无机酸按特定的工艺制备得到具有特定结构和尺寸的分子态多金属氧簇合物；2、本专利技术的原料还包括多元醇类配体稳定多酸结构和表面活性剂改善多酸的形貌和尺寸，使其变色响应性和稳定性更加优异。该技术的关键在于具有特定结构和尺寸的分子态多金属氧簇合物(多酸)的高纯度制备，多酸的纯度不仅会影响变色性能，还会影响其结构稳定性。因此需要培养出单晶纯度的多酸样品；而且，特定多酸的合成过程对温度和pH等客观因素比较敏感，不容易调控；此外，为了实现大规模应用，材料的变色速率和变色稳定性仍有待提高。以上是现有技术的不足和缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于多酸的光致变色材料及其制备方法，它能够解决传统光致变色材料颜色单一、变色速率慢和使用过程中变色不稳定的问题。本专利技术的技术方案如下：一种基于多酸的光致变色材料，以质量份数计，它包括0.0-30％的钨酸盐，0.0-30％的钼酸盐，0.0-10％的无机金属盐，0.0-10％的无机酸，0.0-10％的多元醇类配体，0.0-30％的相转移剂，0.0-10％的有机胺类，0.0-5％的表面活性剂。所述的钨酸盐是指钨酸钠及其水合物、仲钨酸铵及其水合物。所述钼酸盐是指钼酸钠及其水合物、七钼酸铵及其水合物；所述的无机金属盐包括：硫酸盐、硝酸盐、盐酸盐等，其结构通式为：Am(BOx)n·yH2O，(其中A＝Al,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn；B＝S,N,Cl；m,n,x,y＝0,1,2,3,4…)。所述的多元醇类包括：三羟甲基胺基甲烷、三羟甲基乙烷等三醇配体和季戊四醇等；所述的相转移剂包括：四丁基溴化铵、四甲基溴化铵、氯化钾、氯化铯、氯化钡等。所述有机胺类包括：烷基胺R-NH2(R＝乙胺基、丙胺基等烷烃类及其衍生基团)、聚丙烯酰胺、胺基树脂和芳香胺Ar-NH2(Ar＝苯基、联苯、苯乙烯基和苯胺基等芳香类基团)。所述的表面活性剂包括：聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚环氧乙烷－聚环氧丙烷－聚环氧乙烷三嵌段共聚物(PEO-PPO-PEO)、烷基磺酸盐等。所述的无机酸包括硝酸、硫酸、盐酸等。一种基于多酸的光致变色材料的制备方法，包括以下步骤：(1)首先将钨酸盐或钼酸盐混合溶解于去离子水中，加热至沸腾，继续加热搅拌使其完全溶解；(2)将无机金属盐溶解于去离子水中，然后加入到上述溶液中，用无机酸调节pH值，控制在pH＝1～7之间，继续加热搅拌，得到多酸粗产品，将多酸粗产品和多元醇配体混合后，加热回流后，过滤，换阳离子后，通过多次重结晶获得高纯的多酸产品；(3)取多酸、有机胺类和表面活性剂，加入去离子水和适量无机酸，搅拌混合均匀，放置后，收集目标产品，干燥即可获得目标产品。本专利技术的有益效果在于：它通过先合成高质纯的多酸材料作为良好的电子受体，再进一步和带活性基团氨基的有机胺类化合物(电子给体)复合，通过添加表面活性剂优化材料的形貌，获得均匀更小尺寸的复合纳米材料，使光致变色响应速度加快。不同多酸化合物影响颜色变化，不同有机胺影响稳定性能和变色速率。根据过渡金属离子比例、种类和含量不同，该复合材料经紫外光照射后可由粉红色变成绿色；也可以由无色变成蓝色；黄色变成蓝色；粉色变成橙色；绿色变成土黄；蓝色变成土黄；有利于解决颜色变化单一的问题；聚合型有机胺类可以作为涂料的成膜物质，也能提供丰富的电子给体，满足光致变色的需求，而且能有效提高变色稳定性。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。一种基于多酸的光致变色材料，以重量份数计，它包括以下组分：组分质量份数(％)钨酸盐0.0～30钼酸盐0.0～30无机金属盐0.0～10无机酸0.0～10多元醇类配体0.0～10相转移剂0.0-30有机胺类0.0～10表面活性剂0.0～5.0所述的钨酸盐是指钨酸钠及其水合物、仲钨酸铵及其水合物；所述钼酸盐是指钼酸钠及其水合物、七钼酸铵及其水合物；所述无机金属盐包括：硫酸盐、硝酸盐、盐酸盐等，其结构通式为：Am(BOx)n·yH2O，(其中A＝Al,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn；B＝S,N,Cl；m,n,x,y＝0,1,2,3,4…)；所述多元醇类包括：三羟甲基胺基甲烷、三羟甲基乙烷等三醇配体和季戊四醇等；相转移剂包括：四丁基溴化铵、四甲基溴化铵、氯化钾、氯化铯、氯化钡等；所述有机胺类包括：烷基胺R-NH2(R＝乙胺基、丙胺基等烷烃类及其衍生基团)、聚丙烯酰胺、胺基树脂和芳香胺Ar-NH2(Ar＝苯基、联苯、苯乙烯基和苯胺基等芳香类基团)表面活性剂包括：聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚环氧乙烷－聚环氧丙烷－聚环氧乙烷三嵌段共聚物(PEO-PPO-PEO)、烷基磺酸盐等。无机酸包括硝酸、硫酸、盐酸等。下面制备步骤中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多酸的光致变色材料，其特征在于：以质量份数计，它包括0.0-30％的钨酸盐，0.0-30％的钼酸盐，0.0-10％的无机金属盐，0.0-10％的无机酸，0.0-10％的多元醇类配体，0.0-30％的相转移剂，0.0-10％的有机胺类，0.0-5％的表面活性剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多酸的光致变色材料，其特征在于：以质量份数计，它包括0.0-30％的钨酸盐，0.0-30％的钼酸盐，0.0-10％的无机金属盐，0.0-10％的无机酸，0.0-10％的多元醇类配体，0.0-30％的相转移剂，0.0-10％的有机胺类，0.0-5％的表面活性剂。


2.如权利要求1所述的一种基于多酸的光致变色材料，其特征在于：所述的钨酸盐是指钨酸钠及其水合物、仲钨酸铵及其水合物。


3.如权利要求1所述的一种基于多酸的光致变色材料，其特征在于：所述的钼酸盐是指钼酸钠及其水合物、七钼酸铵及其水合物。


4.如权利要求1所述的一种基于多酸的光致变色材料，其特征在于：所述的无机金属盐包括：硫酸盐、硝酸盐、盐酸盐等，其结构通式为：Am(BOx)n·yH2O，(其中A＝Al,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn；B＝S,N,Cl；m,n,x,y＝0,1,2,3,4…)。


5.如权利要求1所述的一种基于多酸的光致变色材料，其特征在于：所述的多元醇类包括：三羟甲基胺基甲烷、三羟甲基乙烷等三醇配体和季戊四醇等。


6.如权利要求1所述的一种基于多酸的光致变色材料，其特征在于：所述的相转移剂包括：四丁基溴化铵、四甲基溴化铵、氯化钾、氯化铯、氯化钡等。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉华，刘胜超，魏永革，王吉军，黄毅超，臧德进，吴文健，王华林，潘玉龙，单海波，陈剑，倪峰，
申请(专利权)人：上海炬通实业有限公司，江苏宇鹏新材料科技发展有限公司，江苏炬通新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31