功能性染料

5.2.2热致变色色素
定义： 1、具有热致变色特性的物质称为热致变色材 料（ 也称为热敏染料）。 2、如果上述材料本身是有色的，发生颜色变 化后呈现另一种颜色，则可称这类材料为 热致变色色素。 3、热致变色现象（thermochromism）指某 些物质在受热或受冷时所发生的颜色变化。
5.2.2.1热致变色材料的变色机理
变色温度
黄色←127℃→红色（可逆） 黄色←147℃→深红色（可逆） 黄色←50.7℃→红色（可逆） 黄色←67℃→黑色（可逆） 白色←130℃→黑色（不可逆） 紫色←400℃→白色（不可逆） 蓝色←135℃→淡绿色（不可逆） 红色←35℃→黄色（准可逆）
原因
结晶变化 结晶变化 结晶变化 结晶变化 化学反应 热分解 热分解 热分解
5.2.1光致变色色素
3、光致变色色素实用化需满足的条件：
（1）变化前后的两个最大吸收波长（或反射光波长） 至少有一个在可见光区； （2）变化前后的物理状态有足够的稳定性； （3）两种状态之间的变化要有较高的抗疲劳性，即 有足够长的循环寿命； （4）两种状态之间的变化其影响速度要足够快，灵 敏度要足够高；
三、螺吡喃类热致变色色素
螺吡喃类化合物在高温下开环显色：
H3C
CH3 N
H3C
CH3 N+ CH3 O-
O
CH3
无色
有色
5.2.2.4 热致变色材料的应用
用于示温材料、丝网印刷和凹版印刷用油 墨，通常制成微胶囊或其他剂型。
5.3电致变色色素
电致变色(electrochromism,EC):是指在外界 电压或者电流的驱动下，物质发生电化学氧 化还原反应而引起颜色变化的现象。 电致变色色素有： 1、无机电致变色色素：氧化钨、氧化镍、氧 化铑、氧化钴 2、有机电致变色色素：紫精类、稀土酞菁、 吡嗪类、吩噻嗪类
5.2.1.3光致变色色素的应用 例2、水性油墨的配方 48%丙烯酸聚合物的水乳液69份，49% 丙烯酸聚合物的水乳液6份，消泡剂0.02 份，聚乙烯蜡1.0份，异丙醇8份，水3份 以及上述光致变色制备物13份，在三辊 机中调和成油墨，用普通的方法印在纸 上，印品在360纳米波长的光照射下，会 由无色变成蓝色。
5.2几种重要的功能性染料
5.2.1光致变色色素
1、光致变色现象（photochromism）:指的是 物质（有机分子或无机晶体）受到光照射后， 其最大吸收波长（或反射光的波长）发生变 化的现象。 2、光致变色色素（ photochromisc colorant）: 具有上述性质的物质称为光致变色材料或光 致变色色素。
7、由均裂反应引起变色
O Cl Cl Cl Cl Cl hv Cl O Cl Cl
5.2.1.3光致变色色素的应用 例1、光致变色油墨： 3份螺吲哚萘恶嗪类化合物、溶于57份醋 酸纤维素丙酸酯、20份甲苯和20份乙醇 中，混合物在60℃下加热15分钟，在 80℃减压下将溶剂蒸干，将残余物粉碎 成1~20微米的微粒，即可作为光致变色 色素的制备物使用。
3、由分子内质子转移产生颜色变化
OH N CH
hv1 hv2
O NH CH
席夫碱类
5.2.1.1有机光致变色色素的种类
4、由开环闭环反应引起变色
Me Me O hv1 R X Me Me Me O O hv2 , R Me X Me Me O O O
俘精酸酐类
5.2.1.2有机光致变色色素的种类
一、三芳甲烷类热致变色色素
由各种醇控制的变色温度
高级醇 正辛醇（C8） 正葵醇（C10） 月桂醇（ C12 ） 肉豆蔻醇（ C14 ） 鲸蜡醇（ C16） 硬脂醇（ C18 ） 变色温度℃ -28~-21 -10~-13 7~14 26~13 35~40 39~45
一、三芳甲烷类热致变色色素
【注】由这三个组分组成的混合物其熔点 比醇的熔点低，当外界温度低于该熔点 时，混合物呈有色态；当外界温度高于 该熔点时，混合物呈无色态；与液晶材 料的变色不同，其变色是突变式的而不 是连续性的。
5、由加氧脱氧反应引起变色
X
Me
O2
Me O O o
X
(415nm) o (313nm) Me o Me o
芳香稠环化合物类
5.2.1.2有机光致变色色素的种类
6、由光氧化还原反应引起变色
O N N O 黄色 N N hv/H O2
+
H N N+ H
OH
H N+ N
OH 绿色
H
5.2.1.2有机光致变色色素的种类
（5）制造成本要足够低。
5.2.1.1有机光致变色色素的种类
1、由共轭链变化导致变色
X N R2 hv1 O R1 R3 NO2 hv2, N+ R1 R2 O R3 X NO2 H
螺吡喃类
5.2.1.1有机光致变色色素的种类
2、有顺反式结构变化引起变色
N N
hv1 hv2
N N
偶氮类
5.2.1.1有机光致变色色素的种类

5.4感光材料用染料

感光机理：
Br-+hr o Br + e
Ag++e
Ag2S+e
Ag2S + Ag
+
Ag
Ag2SAg2SAg Ag+ Ag2SAg2 Ag+ Ag+ Ag2SAgn
5.4感光材料用染料
显影 1、显影 Ag-+显影剂→Ag+显影剂的氧化产物 2、停显 3、定影：将为还原的卤化银溶掉 4、水洗
O C O C NH O
Cl +H+ H+
(C4H9)2N
O Cl C COOH NH
无色
有色
二、荧烷类热致变色色素
荧烷类化合物的色谱：
Cl
H3C
O C O
O C O C
N(C2H5)2
NH
Cl
C
O
O
橙色色原体
紫色色原体
二、荧烷类热致变色色素
改变取代基可产生各种不同的颜色：
X Y O C O C X2 Y2 O

5.4感光材料用染料
光谱增感染料 1、菁染料 Y C

(CH CH)n
CH C
Y N R
N R
+
2、份菁染料
O Y N C (C C)n C N C
5.4感光材料用染料

色光的加色法
红 黄 绿 白 青 品 红
色料的减色法
品 红
蓝 青 黑 绿 红
蓝紫
黄
5.4感光材料用染料
彩色感光材料的结构 彩色负片： 上：感受蓝紫光的AgX+黄滤光层，吸收蓝光 中：550nm的增感染料+品红滤色层，吸收绿光 下：650nm的增感染料+青滤色层，吸收红光
1、结构变化：晶体结构或晶体常数的改变； 有机化合物分子结构的变化；金属络合 物几何构型的变化。 2、热分解：由热分解引起颜色变化大多不 可逆。 3、化学反应：酸碱反应；电荷转移；质子 传递；螯合反应。是可逆的。
5.2.2.2无机热致变色材料
热变色材料
碘化汞（HgI2） 碘化银（AgI） 碘化汞银（Ag2HgI4） 碘化汞铜（Cu2HgI4） (2PbCO3/Pb(OH)2)+ZnS (NH4)2MnP2O7 [Ni(C5H6N)4](CNS)2 CoCl2/2C6H12N4/10H2O

5.4感光材料用染料
彩色显影成色剂 成黄成色剂、成品红成色剂、成青成色剂


5.4感光材料用染料
感光材料：指在光或射线的照射下，能 发生可利用的物理或化学性质变化，形 成稳定影响的成像材料。 1、银盐感光材料：卤化银 感光速度快、感光范围宽 2、非银盐感光材料

5.4感光材料用染料
银盐感光材料的基本结构： 乳剂层、支持体、辅助层 1、保护层 2、乳剂层 3、底层 4、支持体 5、防光晕层 普通黑白软片的结构
5.1概述
4、功能性染料的研究现状
我国也已经开始从事此方面的研究工作，但仍 存在较大的差距，功能性染料工业最发达的国家是 日本。 三菱化成 ：喷墨打印墨水、升华热转印油墨、 液晶染料 日本油墨 ：激光打印用有机光导材料 保 土 谷 ：热敏染料、电荷调节剂、有机光导材料 三井东压 ：液晶染料、偏振滤光、近红外吸收染料 升华热转印油墨
一、三芳甲烷类热致变色色素
常见的还有：
H 5C 2
(CH3)2N C O C O N(CH3)2
CH3 N C O C O
N(CH3)2
红色色原体
绿色色原体
一、三芳甲烷类热致变色色素
H 5C 2 CH3 N C O C O N N(CH3)2
蓝色色原体
二、荧烷类热致变色色素

变色原理：
（C4H9Hale Waihona Puke Baidu2N
5.1概述
1、功能性染料：也称为功能性色素，是具有特殊功 能或特殊应用性能的染料，这种染料的功能指的是 用于着色用途以外的性能。 2、功能性染料的作用：是利用染料特有的光、电、 磁等活性应用于高技术领域，而不是为其他产品着 色。 3、功能性染料包括：激光染料、液晶染料、光致变 色色素、热致变色色素、电致变色色素、电致发光 色素、光盘用色素、太阳能存储用色素、生物医用 色素、化学发光用色素等。
一、三芳甲烷类热致变色色素
结晶紫内酯：
(CH3)2N C O C O N(CH3)2 (CH3)2N +H+ H+ C COOH N+(CH3)2
N(CH3)2
N(CH3)2
无色
有色（蓝色）
一、三芳甲烷类热致变色色素
由三芳甲烷类热致变色色素制成的热致变 色材料其基本成分有三种： 热致变色色素（色原体）：决定材料自 身的颜色和变化后的颜色。 可提供质子的羟基类化合物（如双酚A）： 影响颜色的深度。 具有极性的溶剂：控制变色温度。
5.2.2.3有机热致变色材料


三芳甲烷类、荧烷类、螺吡喃类：分子体系中 的一个碳原子由SP3杂化态转为SP2杂化态，使 原先被隔开的∏体系转变为完整的大∏体系，进 而使得化合物从无色变为有色。 席夫碱类：其化学结构存在烯醇式和酮式两个 构造，他们的变色是由这两个互变异构体之间 存在一个温度敏感的平衡。