热致变色

由这三种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 由这三种组分组成的混合物其熔点比醇的熔点低， 时，混合物呈有色态，但外界温度高于该熔点时，混合物呈无色态。与液 混合物呈有色态，但外界温度高于该熔点时，混合物呈无色态。 晶材料的变色不同，其变色是突变式的而不是连续性的。 晶材料的变色不同，其变色是突变式的而不是连续性的。
在酸性条件下，荧烷类化合物的内酯环开环转变为羧酸分子， 在酸性条件下，荧烷类化合物的内酯环开环转变为羧酸分子，中心碳原子 杂化转变为sp2杂化态，使整个分子形成了大 体系，共轭体系增大， 杂化态， 体系， 由sp3杂化转变为 杂化转变为 杂化态 使整个分子形成了大π体系 共轭体系增大， 荧烷类化合物就由无色变成了又色化合物。 荧烷类化合物就由无色变成了又色化合物。
(H9C4)2N O CH3 NH O O (H9C4)2N O NH O O cl
商品牌号 N-102
商品排号 TH-107
绿色和紫酱色的荧烷类热致变色色素有： 绿色和紫酱色的荧烷类热致变色色素有
(H5C2)2N
O NH O O
(H5C2)2N
O NH O O
绿色
紫酱色
螺吡喃类热致变色色素
螺吡喃类化合物除了光致变色性能外，有些还具有热致变色特性， 螺吡喃类化合物除了光致变色性能外，有些还具有热致变色特性，它们高温 熔融或高沸点溶剂中回流）也会像在光照情况下一样开环显色。 下（熔融或高沸点溶剂中回流）也会像在光照情况下一样开环显色。
无机热致变色材料
某些碘化物，金属络合物，无机复盐等是早期使用的可逆热变色材料， 某些碘化物，金属络合物，无机复盐等是早期使用的可逆热变色材料，变 色温度一般高于1000C,低于 低于1000C的较少见。这类无机化合物多有毒，现 的较少见。 色温度一般高于 低于 的较少见 这类无机化合物多有毒， 已经很少使用。例如： 在常温下是红色的， 已经很少使用。例如：Cu2HgI4，在常温下是红色的，在69.60C时变为暗 时变为暗 紫色， 时变为黑色。 紫色，到70.60C时变为黑色。 时变为黑色 无机化合物发生热致变色的原因有晶体变化，发生化学反应，热分解。 无机化合物发生热致变色的原因有晶体变化，发生化学反应，热分解。
H3C CH3 R N CH3 O H3C CH3 R N CH3 O O
苯 苯
K1
H3C CH3 H3C
K2
CH3
N
+
CH3 -O R
N CH3 H O OR
+
螺吡喃形成份菁的平衡和温度有很大关系，在温室时产生颜色， 螺吡喃形成份菁的平衡和温度有很大关系，在温室时产生颜色， 加热褪色，冷却后恢复颜色。 加热褪色，冷却后恢复颜色。
H3C CH3
∆
N O CH3
H3C
CH3
N CH3
+
O-
有色 ห้องสมุดไป่ตู้色
缺点：变色的耐疲劳度差。对螺吡喃类化合物的结构做适当修饰， 缺点：变色的耐疲劳度差。对螺吡喃类化合物的结构做适当修饰，可以使 之热致变色响应特性得到优化， 之热致变色响应特性得到优化，加热时色素的溶液或固体会产生快速和明 显的颜色变化。 显的颜色变化。
热致变色色素
热致变色现象系指某些物质在受热或手冷时所发生的颜色变化。 热致变色现象系指某些物质在受热或手冷时所发生的颜色变化。 指某些物质在受热或手冷时所发生的颜色变化 热致变色材料是指具有热致变色特性的物质 是指具有热致变色特性的物质。 热致变色材料是指具有热致变色特性的物质。可以是单一的化合物 或由多种组分组成的混合物。 或由多种组分组成的混合物。 热致变色色素是指本身是有颜色 是指本身是有颜色， 热致变色色素是指本身是有颜色，发生颜色变化后呈现另一种颜色 的材料。 的材料。 用途：调配热致变色油墨、涂料、示温材料、也可与纤维结合。 用途：调配热致变色油墨、涂料、示温材料、也可与纤维结合。
热致变色材料的变化过程是一个物理化学过程。其主要按组成材料的 热致变色材料的变化过程是一个物理化学过程。其主要按组成材料的 组成材料 热致变色无机材料和 或按变色方式 物质种类分为热致变色无机材料 热致变色有机材料或按变色方式分 物质种类分为热致变色无机材料和热致变色有机材料或按变色方式分 可逆热致变色材料和不可逆热致变色材料。后一分类方法比较常见。 为可逆热致变色材料和不可逆热致变色材料。后一分类方法比较常见。 热致变色材料的变色机理大致可概括为结构变化 热分解和化学反应。 结构变化、 热致变色材料的变色机理大致可概括为结构变化、热分解和化学反应。 1.结构变化： 结构变化： 结构变化 有些热致变色材料之所以发生颜色变化是由于在不同温度下， 有些热致变色材料之所以发生颜色变化是由于在不同温度下，材料的 化学结构发生变化引起的。包括：晶体结构或晶体常数的改变， 化学结构发生变化引起的。包括：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。 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： 热分解： 热分解 绝大多数碳酸盐、草酸盐、钱盐及含有易挥发小分子配体NH 绝大多数碳酸盐、草酸盐、钱盐及含有易挥发小分子配体 4、CO 等的有色金属配合物或可脱水的热致变色无机材料, 和O2。等的有色金属配合物或可脱水的热致变色无机材料 其颜色变 化由热分解反应生成新的有色物质。 化由热分解反应生成新的有色物质。 3:化学反应： 化学反应： 化学反应 由两种或两种以上自身没有热致变色现象的物质组成的混合体系, 由两种或两种以上自身没有热致变色现象的物质组成的混合体系 受 热后由于化学反应而显示颜色变化。 热后由于化学反应而显示颜色变化。能引起颜色变化的分子间化学反 应有酸碱反应, 电荷转移, 质子传递和赘合反应等。 应有酸碱反应 电荷转移 质子传递和赘合反应等。这些反应的平衡常 数随温度变化而移动, 所以其颜色变化是可逆的。 数随温度变化而移动 所以其颜色变化是可逆的。
荧烷类化合物色谱较多， 荧烷类化合物色谱较多，如：
H3C O N(C2H5)2
cl O NH
O
N(C2H5)2
cl
O O
O O
NH H3C
O O
紫色色原体
橙色色原体
黑色色原体
改变下列结构所示化合物的取代基能产生各种不同的颜 尤其是黑色，常见的荧光类热致变色色素有: 色，尤其是黑色，常见的荧光类热致变色色素有
常见的三芳甲烷类热致变色色素还有： 常见的三芳甲烷类热致变色色素还有：
H5C2 N O O CH3 N(CH3)2
(H3C)2N
N(CH )2 3
O O
红色色原体
H5C2
绿色色原体
N
CH3
N(CH )2 3
O N O
蓝色色原体
荧光类热致变色色素
荧光类热致变色色素是目前市场上使用有机热致变色色素， 荧光类热致变色色素是目前市场上使用有机热致变色色素，其应用 方法和三芳甲烷类热致变色色素一样，也必须由荧光类色原体， 方法和三芳甲烷类热致变色色素一样，也必须由荧光类色原体，提 供质子的有机化合物和具有一定极性的有机溶剂复配而成， 供质子的有机化合物和具有一定极性的有机溶剂复配而成，其变色 原理如下： 原理如下：
上述材料主要用于电器设备发热部位的安全界限指示， 上述材料主要用于电器设备发热部位的安全界限指示，机械设备过热部件的 故障指示，转轴等摩擦部件发热的早期发现， 故障指示，转轴等摩擦部件发热的早期发现，加热器件表面温度分布的测定 等。
有机热致变色材料
有机热致变色材料因为其毒性较小且颜色变化明显，受到广泛关注。 有机热致变色材料因为其毒性较小且颜色变化明显，受到广泛关注。 液晶和 两大类。 实用化的有机热致变色材料主要有液晶 荧烷两大类 实用化的有机热致变色材料主要有液晶和荧烷两大类。热致变色液晶 是利用液晶的螺旋状体系受热发生螺距变化而引起颜色变化的性能， 是利用液晶的螺旋状体系受热发生螺距变化而引起颜色变化的性能， 颜色随温度变化产生连续性的改变。荧烷类有机热致变色色素， 颜色随温度变化产生连续性的改变。荧烷类有机热致变色色素，主要 用于热敏记录纸，防伪印刷品，工艺品，玩具等。 用于热敏记录纸，防伪印刷品，工艺品，玩具等。 具有热致变色性能的有机化合物主要有三芳甲烷类 荧烷类， 三芳甲烷类， 具有热致变色性能的有机化合物主要有三芳甲烷类，荧烷类，螺吡喃 席夫碱类，由于所处介质的酸碱变化而引起分子结构变化， 类，席夫碱类，由于所处介质的酸碱变化而引起分子结构变化，以致 发生了颜色变化，也有受热产生结构变化的。 发生了颜色变化，也有受热产生结构变化的。前三类化合物变色的化 学原理是分子体系中的一个碳原子由sp 杂化态转为sp 杂化态， 学原理是分子体系中的一个碳原子由 3杂化态转为 2杂化态，使原 先被隔离开的π体系转变为完整的大 体系， 体系转变为完整的大π体系 先被隔离开的 体系转变为完整的大 体系，进而使化合物从无色变 为有色。含邻羟基的席夫碱类热致变色物质， 为有色。含邻羟基的席夫碱类热致变色物质，其化学结构存在烯醇式 和酮式两个构造， 和酮式两个构造，它们的变色是由于这两个互变异构体之间存在一个 对温度敏感的平衡。 对温度敏感的平衡。
某些无机热致变色彩料及变色温度 热变色材料 HgI2 Cu2HgI4 (2PbCO3/Pb(OH)2)+ZnS CoI2·2C6H12N4·10H2O (NH4)VO3 变色温度 黄色-红色（ 可逆） 黄色 红色（1270C可逆） 红色 可逆 黄色-黑色 黑色（ 可逆） 黄色 黑色（670C可逆） 可逆 白色-黑色 黑色（ 不可逆） 白色 黑色（1300C不可逆） 不可逆 红色-蓝色 蓝色（ 准可逆） 红色 蓝色（350C 准可逆） 白色-1500C-褐色 褐色-1700C-黑色（不可逆） 黑色（ 白色 褐色 黑色 不可逆） 原因 结晶变化 结晶变化 化学反应 热分解 热分解
三芳甲烷类热致变色色素
最早使用的热致变色色素是结晶紫内酯（ 最早使用的热致变色色素是结晶紫内酯（CVL）化学名称为 ， ）化学名称为3， 3-双（4-二甲氨基苯基）-6-二甲氨基苯肽，结构式如下： 二甲氨基苯基） 二甲氨基苯肽 结构式如下： 二甲氨基苯肽， 双 二甲氨基苯基