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2-苯氨基-3-甲基-6-二丁氨基荧烷的应用有哪些? 1

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2-苯氨基-3-甲基-6-二丁氨基荧烷的应用正在不断拓展,并为科学界带来了许多新的研究机遇。



背景:2-苯氨基-3-甲基-6-二丁氨基荧烷(ODB-2)是世界上应用最多、产量最高的荧烷类热敏、压敏黑色染料。

ODB-2自1969年被富士胶片公司开发成功后,需求量不断增长,至今已高达10000吨。因其成色灵敏度高、染色深、白度高、发色单一、耐光性好,结构稳定,价格便宜, 广泛用于热敏、压敏纸等,此外,还作为热变色示警材料,用于无法安装温度计的机器表面或者轴承处。当其与酸性物质接触,内酯环开裂,电子转移,由原来的无色变为黑色物质。ODB-2自研制成功以来,得到了广泛的应用,因此对于ODB-2的研究具有十分重要的意义。


应用:

1. 总体应用。

热敏、压敏染料目前应用最广的领域就是无碳复写纸方面。1954年无碳纸出现,当年产量1000吨;1960年产量约1.6万吨;1970年约10万吨。20世纪七八十年代,热敏、压敏染料成功研发,无碳纸产量增加到约100万吨,1994年,无碳纸产量到达245 万吨,自此,无碳纸产量缓慢下降。但总趋势是发达国家/区域无碳纸产量下降,发展中 国家/区域无碳纸产量上升。近年来,网络购物以及外卖行业的飞速发展,极大地增加了无碳纸的需求,使得热敏、压敏染料的需求量提升。

荧烷类热敏和压敏染料不仅用于热敏和压敏纸的生产,还被应用于热变色材料。最初主要用于军工和航天领域,最初是不可逆的热变色材料,在实际应用中存在一定的限制。后来,逐渐发展为可逆的热变色材料,并开始向民用领域发展。现在,热变色材料还可以用于制造热变色墙纸。在何英的"功能变色墙纸的进展"一文中提到,目前用于墙纸的热敏染料主要是低温可逆型热敏染料,可分为无机和有机两类。有机类包括胆甾型液晶、苯肽类和荧烷类隐色染料等。胆甾型液晶因晶格结构变化引起变色,具有高灵敏度,但成本较高;而苯肽类和荧烷类隐色染料则通过与吸电子化合物助剂产生电子效应显色,可以通过极性有机助剂调节变色温度。

除了以上用途外,荧烷类热敏染料也应用于部分纺织品中,现已有一系列的热敏印花产品问世,包括日本松井色素化学工业株式会社生产的TC系列以及我国生产的RT 系列就属于热敏变色产品。它们的变色机理是变色体受热内部结构发生变化,从而改变颜色,当温度降低,颜色复原。这类变色衣物在使用过程中,随着室温的变化可以呈 现出不同的色彩,堪称衣物的伟大变革。

荧烷类染料现阶段在分子科学领域也有较广泛的用途:一是用于DNA测序,二 是用于荧光探针。除了以上两个用途,荧烷类染料在疾病检测、信息科学等方面也有较广泛的用途。


2. 合成吸收太阳能光热存储相变材料。

袁梦迪等人提出了基于可逆热致变色特性的动态相变材料(dynamic phase change material,Dyn PCM),可以自动控制光热界面位移紧跟熔体前沿,使相变材料在光热转换中的充热速率不受材料自身热导率限制。Dyn PCM由热致变色剂和主体PCM两部分组成,热致变色剂以2-苯氨基-3-甲基- 6-二丁氨基荧烷作为供电子体,2,2-(4-羟苯基)丙烷作为受电子体及4-苄氧基苯基乙基葵酸酯作为溶剂成功实现无色-黑色的变换。主体PCM以石蜡为例,其中含83.3 wt.%石蜡含量的Dyn PCM5潜热为154.38 kJ/kg,仅比石蜡降低6.6%,其透明态表现出与石蜡接近的透射率为91.2%.对比表明,Dyn PCM5的充热速率比石蜡提升了260%。经80次循环后,Dyn PCM的基团未发生改变,充放热性能及透射率稳定性优异,仍具有良好的可逆的变色及充热能力。热致变色复合Dyn PCM5是一种有前景的太阳能储热材料,可进一步运用在太阳能直接吸热过程中。


参考文献:

[1] 李敏. 热压敏染料ODB-2的合成工艺研究[D]. 山东:济南大学,2021.

[2] 袁梦迪,刘陈煦,徐超,. 基于可逆热致变色的动态体吸收太阳能光热存储相变材料[J]. 中国科学(技术科学),2023,53(3):341-352. DOI:10.1360/SST-2022-0359.

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