【摘 要】
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聚二炔由二炔单体在紫外光照下聚合而成,并在外界刺激下发生蓝色到红色的转变,这种独特的光响应和温度响应颜色变化特性使其成为热点广泛研究。在聚二炔热致变色性能的研究中,变色温度和颜色转变可逆性最为关注,寻找稳定的变色基质从而提高应用性能也成为研究焦点。简单的金属掺杂可有效调节聚二炔热致变色特性,如颜色、响应性和可逆性等。选用金属离子和金属纳米粒子在二炔自组装阶段进行掺杂以调节热致变色行为,显示多种颜色
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聚二炔由二炔单体在紫外光照下聚合而成,并在外界刺激下发生蓝色到红色的转变,这种独特的光响应和温度响应颜色变化特性使其成为热点广泛研究。在聚二炔热致变色性能的研究中,变色温度和颜色转变可逆性最为关注,寻找稳定的变色基质从而提高应用性能也成为研究焦点。简单的金属掺杂可有效调节聚二炔热致变色特性,如颜色、响应性和可逆性等。选用金属离子和金属纳米粒子在二炔自组装阶段进行掺杂以调节热致变色行为,显示多种颜色变化。聚二炔通常应用在传感领域,可将二炔单体整理到织物上,制备具有热致变色性能的功能纺织品,在加强美观性的同时赋予织物功能性,推动热致变色材料在纺织领域的发展,根据聚二炔复合材料的变色特点适应市场需求,在温度警示、安全防护方面有较大的应用潜力。以镍离子掺杂为例,制备聚二炔/镍离子复合物(PDA/Ni2+),并沉积在滤纸上。拉曼光谱表明在2102 cm-1和1451 cm-1处的峰为聚二炔共轭骨架的C≡C和C=C键拉伸,受热后分裂为两个峰,由于镍离子的牵引作用,PDA/Ni2+的峰向更低的波数移动。复合物的微观形貌呈片状,受热后发生重结晶,观察到片层结构。PDA/Ni2+表现出两个阶段的颜色转变,升温时由蓝色转变为红色,离开热源后立刻转变为暗红色。光聚合时间不仅加深了复合物的颜色深度,也提高了复合物的颜色转变温度,由光照5 s时的76.40℃升高到光照10 min时的105.40℃,产生近30℃的温差。同时,PDA/Ni2+复合物具有多重刺激响应性能,紫外光为分子链段提供了扭转驱动力,复合物在红色和深红色之间可逆转变。DSC测试结果也表明镍离子掺杂有助于复合物链段的可逆转变。PDA/Ni2+复合物独特的响应性能适用于高温变色环境的温度指示,并能得到循环利用,具有开发各种热致变色传感器和成像设备的潜力。在二炔单体自组装过程中掺杂纳米氧化铜粒子,经紫外光（λ=254 nm）照射聚合得到蓝色聚二炔/纳米氧化铜（PDA/CuO-NPS）悬浮液。红外光谱中出现羧酸根离子的伸缩振动峰,表明二炔在界面作用下团聚在纳米氧化铜表面,构成具有可逆热致变色行为的PDA/CuO-NPS复合物。PDA/CuO-NPS在35℃时红光吸收渐强显示蓝色到紫色的颜色变化,在60℃(UV60s)复合物颜色由紫色转变为红色。光聚合时间增长了聚二炔共轭分子链并在主链上产生应力累积,使得变色温度由60℃(UV60s)降低到50℃(UV300s)。单次升温-降温的循环中,PDA/CuO-NPS的CR%值低至5%,低温环境有利于PDA/CuO-NPS颜色可逆转变。经历25次循环后,UV60sPDA/CuO-NPS的CR%值仍在10%以内,具有良好的可逆热致变色性能。在未聚合悬浮液中加入一定浓度的聚乙烯醇水溶液,制备均匀的热致变色聚二炔/纳米氧化铜薄膜（PVA/PDA/CuO）。通过与聚乙烯醇的交联,薄膜变色温度升高到近85℃,并在红色（30℃）和黄色（90℃）之间可逆转换,经过多次循环后仍具有良好的可逆热致变色性能。二炔单体在水溶液中以分散状态附着在涤纶纤维表面,而不添加其他化学物质,经过高温整理在织物表面熔融再结晶,再在紫外光照下聚合制备热致变色织物。温度影响二炔在织物上的显色度,高温下聚二炔分子链间的有序性排列被打乱,光聚合效率降低。100℃整理的织物着色均匀,在短时间的紫外光照下即可表现出明显的蓝色转变,光响应性能较好。热致变色涤纶织物的颜色转变温度由75℃（100℃整理）降低到70℃（120℃整理）,降低了5℃。经工艺优化后,将镍离子掺杂的聚二炔复合物整理到织物上,显色度高,在75℃开始发生颜色转变,镍离子掺杂加强了分子间作用力,最终变色温度升高到85℃。聚二炔热致变色织物的研究为其在纺织品上的应用打下了基础。
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