功能性染料(仅供借鉴)

Me
o
Me o
X
O2
X
(415nm)
(313nm) Me
芳香稠环化合物类
一类参考
Leabharlann Baidu
O O
o
Me o
9
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
N
N
O
黄色
hv/H+ O2
H OH H
N
N+
N+
N
H OH H
绿色
一类参考
10
5.2.1.2有机光致变色色素的种类
7、由均裂反应引起变色
高级醇
变色温度℃
O Cl hv
Cl Cl Cl
O Cl Cl
Cl Cl
一类参考
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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。
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。
3、由分子内质子转移产生颜色变化
OH
hv1
ONH
N
CH
hv2
CH
席夫碱类
一类参考
7
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
O
O
R
X
Me
Me
O
Me
hv1 hv2 , R
Me
O
Me
O
X Me
Me O
俘精酸酐类
一类参考
8
5.2.1.2有机光致变色色素的种类
5、由加氧脱氧反应引起变色
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。
一类参考
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一、三芳甲烷类热致变色色素
结晶紫内酯：
(CH3)2N
N(CH3)2
CO CO
(CH3)2N
+H+ H+
N+(CH3)2
C COOH
N(CH3)2 无色
一类参考
N(CH3)2 有色（蓝色）
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）
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
一类参考
16
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。
变色温度
原因
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
黄色←127℃→红色（可逆） 黄色←147℃→深红色（可逆） 黄色←50.7℃→红色（可逆）
升华热转印油墨
一类参考
2
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。
（5）制造成本要足够低。
一类参考
4
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
R2 X
O N
R1 R3
NO2
hv1 hv2,
XH
NO2
N+
R2 O
R3
R1
螺吡喃类
一类参考
5
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
NN hv1
N
hv2
偶氮类
一类参考
6
5.2.1.1有机光致变色色素的种类
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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。
一类参考
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一、三芳甲烷类热致变色色素
由各种醇控制的变色温度
14
5.2.2.1热致变色材料的变色机理
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。
一类参考
15
5.2.2.2无机热致变色材料
热变色材料
一类参考
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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。
一类参考
一类参考
1
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
一类参考
3
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；
一类参考
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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。