【摘要】 在Yuan Lei等人的工作中通过甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和SO基单体的光聚合，制备了一类新型的以螺萘恶嗪(SO)为基的光致变色共聚物。

光致变色聚合物(pcp)可以在紫外线照射下可逆地改变颜色，已经实现了各种传感和显示应用，如装饰涂料、智能窗户、化学传感和光数据存储设备。

 

在Yuan Lei等人的工作中通过甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和SO基单体的光聚合，制备了一类新型的以螺萘恶嗪(SO)为基的光致变色共聚物。通过测定洗脱液中SO的含量来研究聚合效率，随着前驱单体中SO质量比的增加，聚合效率降低。加入的SO基团使共聚物具有显著的光致变色能力。其反应机理如图1所示。

 

图1 螺恶嗪的光致变色反应

 

其中实验过程中通过热重分析和电子万能试验机对产物的热稳定性和抗拉强度进行了表征，在50 mm/min的拉伸速率下，用CMT 4106电子万能试验机测试样品的力学性能。引入SO基团后，拉伸应力从C1的39.57 MPa略微降低到C2的31.47 MPa，断裂伸长率从2.88提高到4.8%。

 

值得注意的是，由于软BA和DBP的引入，C3的拉伸应力分别降低到5.55 MPa和4.78 MPa。C3和C4的断裂伸长率分别达到209.6%和243.17%。从图2可以看出，DBP和BA的加入导致拉伸强度明显降低，伸长率明显提高。

 

图2 共聚物的热稳定性和拉伸试验

 

结果表明，当BA含量大于30%或DBP添加量大于10%时，PCCPs表现出优异的光致变色能力。热重分析结果表明，制备的PCCPs在使用过程中具有良好的热稳定性。拉伸试验结果表明，BA和DBP的引入可以降低拉伸应力，但可能会增加延展性。此外，C3的褪色过程明显慢于C4，这可能受到聚合物结构柔韧性的调节。

 

研究的新颖之处在于，与传统的物理共混光致变色聚合物不同，光致变色聚合物中SO基团与聚合物链化学键合，有效地防止了SO的迁移，从而增加了长期应用中的稳定性和可靠性。在无有机溶剂的情况下，采用紫外聚合法制备共聚产物，对环境友好。

 

通过改变BA的质量比，可以很好地调节聚合物链的柔韧性。为了提高共聚物的柔韧性，还引入了邻苯二甲酸二丁酯(DBP)增塑剂。当增塑剂DBP(邻苯二甲酸二丁酯)和前驱体BA(甲基丙烯酸丁酯)的质量比分别为20%和50%时，薄膜的光致变色能力随着聚合物链柔韧性的增加而增强。表明共聚物可作为光致变色材料应用。

 

[1] Lei, Y., Shi, Y., Jiang, L. et al. Photochromism of photopolymerized novel copolymers having spirooxazine moiety groups. Iran Polym J 29, 669–677 (2020). https://doi.org/10.1007/s13726-020-00830-8.

 

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