功能性染料(僅供借鑒)課件

5.1概述1、功能性染料：也稱為功能性色素，是具有特殊功能或特殊應(yīng)用性能的染料，這種染料的功能指的是用于著色用途以外的性能。2、功能性染料的作用：是利用染料特有的光、電、磁等活性應(yīng)用于高技術(shù)領(lǐng)域，而不是為其他產(chǎn)品著色。3、功能性染料包括：激光染料、液晶染料、光致變色色素、熱致變色色素、電致變色色素、電致發(fā)光色素、光盤用色素、太陽能存儲用色素、生物醫(yī)用色素、化學(xué)發(fā)光用色素等。1一類參考5.1概述1、功能性染料：也稱為功能性色素，是具有特殊功能或5.1概述4、功能性染料的研究現(xiàn)狀我國也已經(jīng)開始從事此方面的研究工作，但仍存在較大的差距，功能性染料工業(yè)最發(fā)達(dá)的國家是日本。三菱化成：噴墨打印墨水、升華熱轉(zhuǎn)印油墨、液晶染料日本油墨：激光打印用有機(jī)光導(dǎo)材料保土谷：熱敏染料、電荷調(diào)節(jié)劑、有機(jī)光導(dǎo)材料三井東壓：液晶染料、偏振濾光、近紅外吸收染料升華熱轉(zhuǎn)印油墨2一類參考5.1概述4、功能性染料的研究現(xiàn)狀2一類參考5.2幾種重要的功能性染料

5.2.1光致變色色素1、光致變色現(xiàn)象（photochromism）:指的是物質(zhì)（有機(jī)分子或無機(jī)晶體）受到光照射后，其最大吸收波長（或反射光的波長）發(fā)生變化的現(xiàn)象。2、光致變色色素（photochromisccolorant）:具有上述性質(zhì)的物質(zhì)稱為光致變色材料或光致變色色素。3一類參考5.2幾種重要的功能性染料

5.2.1光致變色色素1、光致變5.2.1光致變色色素3、光致變色色素實(shí)用化需滿足的條件：（1）變化前后的兩個最大吸收波長（或反射光波長）至少有一個在可見光區(qū)；（2）變化前后的物理狀態(tài)有足夠的穩(wěn)定性；（3）兩種狀態(tài)之間的變化要有較高的抗疲勞性，即有足夠長的循環(huán)壽命；（4）兩種狀態(tài)之間的變化其影響速度要足夠快，靈敏度要足夠高；（5）制造成本要足夠低。4一類參考5.2.1光致變色色素3、光致變色色素實(shí)用化需滿足的條件：45.2.1.1有機(jī)光致變色色素的種類1、由共軛鏈變化導(dǎo)致變色5一類參考5.2.1.1有機(jī)光致變色色素的種類1、由共軛鏈變化導(dǎo)致變色5.2.1.1有機(jī)光致變色色素的種類2、有順反式結(jié)構(gòu)變化引起變色6一類參考5.2.1.1有機(jī)光致變色色素的種類2、有順反式結(jié)構(gòu)變化引起5.2.1.1有機(jī)光致變色色素的種類3、由分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生顏色變化7一類參考5.2.1.1有機(jī)光致變色色素的種類3、由分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生5.2.1.1有機(jī)光致變色色素的種類4、由開環(huán)閉環(huán)反應(yīng)引起變色8一類參考5.2.1.1有機(jī)光致變色色素的種類4、由開環(huán)閉環(huán)反應(yīng)引起變5.2.1.2有機(jī)光致變色色素的種類5、由加氧脫氧反應(yīng)引起變色9一類參考5.2.1.2有機(jī)光致變色色素的種類5、由加氧脫氧反應(yīng)引起變5.2.1.2有機(jī)光致變色色素的種類6、由光氧化還原反應(yīng)引起變色10一類參考5.2.1.2有機(jī)光致變色色素的種類6、由光氧化還原反應(yīng)引起5.2.1.2有機(jī)光致變色色素的種類7、由均裂反應(yīng)引起變色11一類參考5.2.1.2有機(jī)光致變色色素的種類7、由均裂反應(yīng)引起變色15.2.1.3光致變色色素的應(yīng)用

例1、光致變色油墨：

3份螺吲哚萘惡嗪類化合物、溶于57份醋酸纖維素丙酸酯、20份甲苯和20份乙醇中，混合物在60℃下加熱15分鐘，在80℃減壓下將溶劑蒸干，將殘余物粉碎成1~20微米的微粒，即可作為光致變色色素的制備物使用。12一類參考5.2.1.3光致變色色素的應(yīng)用例1、光致變色油墨：12一5.2.1.3光致變色色素的應(yīng)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，消泡劑0.02份，聚乙烯蠟1.0份，異丙醇8份，水3份以及上述光致變色制備物13份，在三輥機(jī)中調(diào)和成油墨，用普通的方法印在紙上，印品在360納米波長的光照射下，會由無色變成藍(lán)色。13一類參考5.2.1.3光致變色色素的應(yīng)用例2、水性油墨的配方13一類5.2.2熱致變色色素定義：1、具有熱致變色特性的物質(zhì)稱為熱致變色材料（也稱為熱敏染料）。2、如果上述材料本身是有色的，發(fā)生顏色變化后呈現(xiàn)另一種顏色，則可稱這類材料為熱致變色色素。3、熱致變色現(xiàn)象（thermochromism）指某些物質(zhì)在受熱或受冷時所發(fā)生的顏色變化。14一類參考5.2.2熱致變色色素定義：14一類參考5.2.2.1熱致變色材料的變色機(jī)理1、結(jié)構(gòu)變化：晶體結(jié)構(gòu)或晶體常數(shù)的改變；有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的變化；金屬絡(luò)合物幾何構(gòu)型的變化。2、熱分解：由熱分解引起顏色變化大多不可逆。3、化學(xué)反應(yīng)：酸堿反應(yīng)；電荷轉(zhuǎn)移；質(zhì)子傳遞；螯合反應(yīng)。是可逆的。15一類參考5.2.2.1熱致變色材料的變色機(jī)理1、結(jié)構(gòu)變化：晶體結(jié)構(gòu)或5.2.2.2無機(jī)熱致變色材料熱變色材料變色溫度原因碘化汞（HgI2）碘化銀（AgI）碘化汞銀（Ag2HgI4）碘化汞銅（Cu2HgI4）(2PbCO3/Pb(OH)2)+ZnS(NH4)2MnP2O7[Ni(C5H6N)4](CNS)2CoCl2/2C6H12N4/10H2O黃色←127℃→紅色（可逆）黃色←147℃→深紅色（可逆）黃色←50.7℃→紅色（可逆）黃色←67℃→黑色（可逆）白色←130℃→黑色（不可逆）紫色←400℃→白色（不可逆）藍(lán)色←135℃→淡綠色（不可逆）紅色←35℃→黃色（準(zhǔn)可逆）結(jié)晶變化結(jié)晶變化結(jié)晶變化結(jié)晶變化化學(xué)反應(yīng)熱分解熱分解熱分解16一類參考5.2.2.2無機(jī)熱致變色材料熱變色材料變色溫度原因碘化汞（5.2.2.3有機(jī)熱致變色材料三芳甲烷類、熒烷類、螺吡喃類：分子體系中的一個碳原子由SP3雜化態(tài)轉(zhuǎn)為SP2雜化態(tài)，使原先被隔開的∏體系轉(zhuǎn)變?yōu)橥暾拇蟆求w系，進(jìn)而使得化合物從無色變?yōu)橛猩?。席夫堿類：其化學(xué)結(jié)構(gòu)存在烯醇式和酮式兩個構(gòu)造，他們的變色是由這兩個互變異構(gòu)體之間存在一個溫度敏感的平衡。17一類參考5.2.2.3有機(jī)熱致變色材料三芳甲烷類、熒烷類、螺吡喃類：一、三芳甲烷類熱致變色色素結(jié)晶紫內(nèi)酯：18一類參考一、三芳甲烷類熱致變色色素結(jié)晶紫內(nèi)酯：18一類參考一、三芳甲烷類熱致變色色素

由三芳甲烷類熱致變色色素制成的熱致變色材料其基本成分有三種：熱致變色色素（色原體）：決定材料自身的顏色和變化后的顏色?？商峁┵|(zhì)子的羥基類化合物（如雙酚A）：影響顏色的深度。具有極性的溶劑：控制變色溫度。19一類參考一、三芳甲烷類熱致變色色素由三芳甲烷類熱致變色色素制成的一、三芳甲烷類熱致變色色素

由各種醇控制的變色溫度高級醇變色溫度℃正辛醇（C8）正葵醇（C10）月桂醇（C12

）肉豆蔻醇（C14

）鯨蠟醇（C16）硬脂醇（C18

）-28~-21-10~-137~1426~1335~4039~4520一類參考一、三芳甲烷類熱致變色色素由各種醇一、三芳甲烷類熱致變色色素【注】由這三個組分組成的混合物其熔點(diǎn)比醇的熔點(diǎn)低，當(dāng)外界溫度低于該熔點(diǎn)時，混合物呈有色態(tài)；當(dāng)外界溫度高于該熔點(diǎn)時，混合物呈無色態(tài)；與液晶材料的變色不同，其變色是突變式的而不是連續(xù)性的。21一類參考一、三芳甲烷類熱致變色色素【注】由這三個組分組成的混合物其熔一、三芳甲烷類熱致變色色素常見的還有：22一類參考一、三芳甲烷類熱致變色色素常見的還有：22一類參考一、三芳甲烷類熱致變色色素23一類參考一、三芳甲烷類熱致變色色素23一類參考二、熒烷類熱致變色色素變色原理：24一類參考二、熒烷類熱致變色色素變色原理：24一類參考二、熒烷類熱致變色色素?zé)赏轭惢衔锏纳V：25一類參考二、熒烷類熱致變色色素?zé)赏轭惢衔锏纳V：25一類參考二、熒烷類熱致變色色素改變?nèi)〈僧a(chǎn)生各種不同的顏色：26一類參考二、熒烷類熱致變色色素改變?nèi)〈僧a(chǎn)生各種不同的顏色：26一三、螺吡喃類熱致變色色素螺吡喃類化合物在高溫下開環(huán)顯色：27一類參考三、螺吡喃類熱致變色色素螺吡喃類化合物在高溫下開環(huán)顯色：275.2.2.4熱致變色材料的應(yīng)用

用于示溫材料、絲網(wǎng)印刷和凹版印刷用油墨，通常制成微膠囊或其他劑型。28一類參考5.2.2.4熱致變色材料的應(yīng)用用于示溫材料、絲網(wǎng)印刷5.3電致變色色素電致變色(electrochromism,EC):是指在外界電壓或者電流的驅(qū)動下，物質(zhì)發(fā)生電化學(xué)氧化還原反應(yīng)而引起顏色變化的現(xiàn)象。電致變色色素有：1、無機(jī)電致變色色素：氧化鎢、氧化鎳、氧化銠、氧化鈷2、有機(jī)電致變色色素：紫精類、稀土酞菁、吡嗪類、吩噻嗪類29一類參考5.3電致變色色素電致變色(electrochromism,5.4感光材料用染料感光材料：指在光或射線的照射下，能發(fā)生可利用的物理或化學(xué)性質(zhì)變化，形成穩(wěn)定影響的成像材料。1、銀鹽感光材料：鹵化銀感光速度快、感光范圍寬2、非銀鹽感光材料30一類參考5.4感光材料用染料感光材料：指在光或射線的照射下，能發(fā)生可5.4感光材料用染料銀鹽感光材料的基本結(jié)構(gòu)：乳劑層、支持體、輔助層1、保護(hù)層2、乳劑層3、底層4、支持體5、防光暈層普通黑白軟片的結(jié)構(gòu)31一類參考5.4感光材料用染料銀鹽感光材料的基本結(jié)構(gòu)：普通黑白軟片的結(jié)5.4感光材料用染料感光機(jī)理：32一類參考5.4感光材料用染料感光機(jī)理：32一類參考5.4感光材料用染料顯影1、顯影Ag-+顯影劑→Ag+顯影劑的氧化產(chǎn)物2、停顯3、定影：將為還原的鹵化銀溶掉4、水洗33一類參考5.4感光材料用染料顯影33一類參考5.4感光材料用染料光譜增感染料1、菁染料2、份菁染料34一類參考5.4感光材料用染料光譜增感染料34一類參考5.4感光材料用染料色光的加色法色料的減色法紅黃白品紅綠青藍(lán)紫品紅藍(lán)黑紅青綠黃35一類參考5.4感光