高分子开题报告

高分子论文开题报告

一、课题名称

螺噁嗪类光致变色聚乙二醇高分子的合成

二、课题来源及研究的目的和意义

我们开发此项目目的一是要解决有机光致变色材料的耐疲劳度都不高的问题，一方面可以寻找新的光致变色体系，另一方面可在现有材料基础上，通过对疲劳机理的研究，设法找到降低引起疲劳的副反应的方法。如果其耐疲劳度得到了提高，那么它就向实际应用上靠近了一大步。目的二就是研究开发光致变色材料在涂料、油漆方面的应用。把光致变色材料溶入或混入涂料、油漆中制成光致变色涂料、油漆，再涂布到建筑物的内外墙上和汽车车身上，在阳光下会变化成各种颜色，呈现出所设计制作的彩色图案，没有阳光时，又会恢复到原来的本色状态。用光致变色材料的涂料可以制作成各种日用品、服装、玩具、装饰品、童车或涂布到内外墙上、公路标牌和建筑物等的各种标示、图案，在光照下会呈现出色彩丰富、艳丽的图案或花纹，美化人们的生活及环境；可以做成透明塑料薄膜，贴到或嵌入汽车玻璃或窗玻璃上，日光照射马上变色，使日光不刺眼，保护视力，保证安全，并可起到调节室内和汽车内温度的作用；还可以溶人或混入塑料薄膜中，用作农业大棚农膜，增加农产品、蔬菜、水果等的产量。另一个重要的用途是用作军事上的隐蔽材料，例如军事人员的服装和战斗武器的外罩等。它将带给人们丰富多彩的颜色变化，调节人们的生活环境和生活情趣，有益于人们的身体健康，人们会欣然接受的。

三、国内外在该方向的研究现状及分析

在1867年，Fritsche首次报道了光致变色现象，他发现黄色的并四苯在空气中经光照射后产生一种无色物质，加热后又会生成并四苯。随后，Meer、Phipson等人相继报道了二硝基甲烷的钾盐和一种锌颜料的光致变色现象。1899年Markwald研究了1, 4-二氢-2, 3, 4, 4-四氯萘-1-酮在光作用下发生的可逆的颜色变化行为，认为这是一种新的现象并称之为光致变色( phototropy )，光致变色的概念由此诞生。但是由于仪器设备和当时条件的限制，直到1921年关于光致变色的研究还只是停留在使用和对光致变色现象的简单描述上。这期间人们的兴趣集中在光致变色化合物的合成、显色、褪色和抗疲劳等方面。经过了三十年代的冷清之后，在四十年代人们对光致变色现象的兴趣重新燃起。为了弄清光致变色过程的机理、产物的结构、以及抗疲劳产生的原因，在此期间，人们运用各种手段，如核磁共振(NMR)、红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)和X光衍射等进行研究工作。

1950年Hishberg首次提出用“Photochromism”一词来描述在光作用下发生的可逆颜色变化这一现象，也就是我们今天使用的“光致变色现象”，指出光致变色是化学物质在一定的波长和强度光的作用下发生结构上的变化，从而导致其颜色或对光的吸收峰

的改变。并且Hishberg也首次提出光呈色与光消色的循环过程可构成一个简单的化学记忆模型，他的这一设想引起了科学家的极大兴趣。随后人们设计并开发了许多适合于光信息存储的有机光致变色化合物，使光致变色的研究走进了光信息存储的高科技领域。二十世纪六十年代，光色玻璃作为第一个光色互变材料商品投放市场。随着科学技术的发展，人们合成出了许多有价值的有机和无机化合物，以及金属有机络合物，如四氰代二甲苯醌银(AgTONQ )，四氰代二甲苯醌铜(CuTONQ)等。金属有机电子转移络合物是一类具有光学及光电子效应的双稳态材料，它们已用于光可逆存贮。一些新的理论、新的测试方法的建立，给光致变色材料的研究和开发提供了更广阔的应用前景。

光致变色作为一种现象，将光和色两个和人的视觉密切相关的基本概念联系在一起，对这个领域的研究一直是光化学中最活跃的领域之一。1990年Durr和urent 等人对近二十年来这一领域的研究进展进行了全面总结，从中可以看到对这一现象的认识水平已大大提高，主要表现在以下几个方面：

1) 借助新的研究技术，对已有光致变色体系的认识更深人、更完善。有些体系得

到了较大的发展。

2) 许多新的光致变色分子已被设计并合成出来。

3）超分子光致变色得到了迅速发展并由此产生了一些新的前景广阔的应用。

光致变色材料重要的科学意义和诱人的应用前景已引起世界各国的重视。有机光致变色材料是近年来国际上新出现的一类新型功能材料，它不仅已在高科技领域得到应用，而且在民用行业也崭露头角。国外已有少量用于服装、塑料等民用产品，引起各国企业家的关注和重视。

国际上一些著名大学、研究单位和公司，如美国的加州大学、IBM公司和Xerox公司、加拿大的多伦多大学和国家研究院、法国的巴黎大学、德国的马普研究所、以色列的Weizmann科学研究所、日本的筑波大学和Kanebo有限公司等都在大力开展光致变色材料和器件的开发，发表的论文和专利与日俱增。

光致变色材料是一种具有潜在应用前景的光信息存储材料，近年来引起了人们极大的兴趣。光盘作为高容量的信息存储工具，具有极大的潜在价值，开发有机光致变色材料作为记录介质的光盘，已成为高技术领域的一项重大课题，世界发达国家都投入了大量资金，尤其以日本最为突出。

美国PPG公司已将光致变色材料应用于有机高分子变色镜上；光致变色墨水方面的应用已有专利报道。

我国开展光致变色材料的研究起步较晚，近几年取得了可喜的成绩。中国科学院感光化学研究所从80年代中期开始光致变色化学和材料科学的研究。“八五”期间，长春应化所、物理所和北京感光化学研究所共同承担的“光致变色材料”课题，经过几年的

工作，已经在基础和应用等方面取得了重大进展和突破。南开大学的科研人员已合成了100多种新的有机光致变色材料，援权和申请了五项专利。现正进一步开发其在民用品如光致变色涂料、光致变色纺织品、光致变色安全玻璃膜方面的应用的配方。目前，世界上只有日本和美国有少量光致变色材料民用品出售，已经见到T恤衫上印有光致变色材料的图案。但美、日等发达国家把光致变色材料用于民用行业也还处于起步阶段，并没有大规模生产上市。

光致变色材料的原料成本便宜，不会增加光致变色服装、布料、纤维、塑料制品、涂料、油漆、油墨等产品太多的原料成本；这种材料无味无毒，不会对人体造成危害，不会造成对环境的污染；它带给人们丰富多彩的颜色变化，调节人们的生活环境和生活情趣。从国内外的研究现状看，光致变色材料具有很大的发展空间和广阔的应用市场。

四、本课题的主要研究内容

本文主要目标是制备以聚乙二醇为载体的螺噁嗪光致变色化合物。主要分两步：第一步是N-羧乙基螺噁嗪化合物的合成；第二步是利用N-羧乙基吲哚啉螺萘并噁嗪和聚乙二醇相缩合, 以聚乙二醇末端的羟基和吲哚啉螺萘并噁嗪的羧基为反应活性基团, 实现了带有羧基的螺噁嗪类光致变色化合物支载到了聚乙二醇两端。通过引入亲水基团得到了水溶性较好的螺环类光致变色化合物。并进行了光致变色性能的研究。

五、课题研究方案及进度安排，预期达到的目标

第1周，查阅资料，掌握光致变色高分子的发展现状及制备方法等。

第2周，研究设计实验方案，准备开题报告，准备原材料。

第3-4周，吲哚的合成，氯乙酸异丙酯的制备，N-乙酸异丙酯基吲哚氯化物的制备，1-亚硝基-2萘酚的合成；

第8-9周，N-羧乙基螺吲哚啉萘并噁嗪合成的探索；

第10-11周，合成螺噁嗪光致变色高分子，使得原来亲水性较差的螺噁嗪化合物变为亲水性较强的聚乙二醇支载的螺噁嗪。

第12-13周，对所合成产物进行结构表征和光致变色性能检测。

第14.15周，撰写论文，补充实验。

第16.17周，上交论文初稿，指导老师检查论文，修改论文，定稿。

第18周，教师间相互评阅论文，进行预答辩。

第19周，论文答辩。

六、主要参考文献

[1]樊美公.光化学基本原理与光子学材料科学[M].科学出版社，2001:226-227.

[2] H. Durr. H. Bouas-laurent, Photochromism Molecules and Systems[M], Amsterdam

Elsevier, 1990.