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关于结晶紫内酯的热变色机理有哪些研究? 1

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关于结晶紫内酯的热变色机理,研究者们进行了深入的探讨,从分子水平到宏观表现,揭示了其变色过程中的关键机理。


简述:随着信息产业的发展以及传真机、打印机的广泛应用,压敏记录纸的需求量日趋增加,从而带动生产压敏记录纸所必需的压敏染料的需求增加。结晶紫内酯(Crystal Violet Lactone简称CVL)化学名称为3,3-双(4-二甲氨基苯基)- 6-二甲氨基苯肽为世界上第一个获得实际应用、并且是目前产量最大的一种蓝色压敏和热敏染料,作为发色剂广泛应用于压敏记录纸的生产。CVL属三苯甲烷苯酞类压敏染料,在酸性条件下遇显色剂如萘酚、双酚A等而开环呈深蓝紫色。据文献报道,结晶紫内酯的合成路线主要有两种:(1)米氏醇与间二甲氨基苯甲酸缩合、然后氧化生成产物。(2)对二甲氨基苯甲醛与间二甲氨基苯甲酸、N ,N-二甲基苯胺进行缩合、然后氧化生成产物。


热变色机理:

热变色材料属于一类特殊材料,在特定温度范围内其颜色会随温度变化而变化,是功能材料领域的一个重要分支,广泛应用于示温、日常装饰、化学防伪等领域。这些材料由结晶紫内脂等电子给体A、双酚等电子受体B以及溶剂C组成,其中电子给体A决定变色的色调,电子受体B影响显色的深浅,而溶剂C则影响变色的温度。通常电子给予体A和电子接受体B的氧化还原电位接近,利用温度变化时,二者氧化还原电位相对变化程度不同,使氧化还原反应的方向随着温度改变而改变,从而导致体系颜色发生改变,在反应中电子的给予和接受随温度呈可逆变化,因此材料显示出一定的可逆热致变色性。


1)刘军等将电子给予体结晶紫内脂-双酚A-月桂酸按质量比1:1:50混合均匀,加热使其全部溶解,冷却得到深蓝色固体。然后分别用豆蔻酸、棕榈酸、和硬脂酸代替月桂酸,制备一系列不同配比的试样,随着温度的升高,试样的颜色从深蓝色变成紫色,又逐渐变浅最终变成淡黄色透明液体。结晶紫内酯之所以在低温下与电子受体双酚A发生电子转移,是因其具有内脂环结构,导致内脂环开环形成共轭发色结构,进而使试样显色。加入溶剂的目的在于在固化的溶剂环境中,使开环的内脂难以闭合,从而稳定共轭结构的存在;随着温度升高溶剂熔化,电子给体与电子受体分离,结晶紫内酯恢复内脂环结构,导致试样褪色。


2)马一平等通过红外光谱、拉曼光谱、核磁共振等方法研究得出CVL的内酯环未打开之前,其共轭桥比较短,到中心碳原子处即已终止,故电子接受体是与其短共轭桥(苯环)联为一体,此时体系的吸收峰位于紫外光区,体系表现为无色。内酯环打开后,则在中心碳原子与苯环间形成双键,使交替烃共轭桥延伸到另一苯环上,从而使体系的跃迁能下降,吸收光谱向可见光区移动,此时可见光中一部分波长的光被吸收,体系显示出补色光的颜色。


3)崔晓亮等研究人员将十六醇引入结晶紫内酯(CVL)和对羟基苯甲酸苄酯中,这种物质与两者能够良好混合,并在特定温度下发生凝固-熔融现象,同时调控这两种成分的电子接受反应,实现可逆变色效果。在低温下,CVL向对羟基苯甲酸苄酯提供电子而显色,而高温下发生熔融时,CVL保持电子并呈现淡色,即显色-消色效应随着组分的凝固-熔融而发生。用反应式来表示这种热变色机理如下:


参考文献:
[1]向文军. 结晶紫内酯的热变色性能研究 [J]. 广东化工, 2014, 41 (18): 29-31.

[2]黄玉平. 压敏染料结晶紫内酯的合成研究 [J]. 天津理工大学学报, 2012, 28 (06): 60-62.

[3]杨旭. 结晶紫内酯微胶囊的制备及变色性能研究[D]. 苏州大学, 2009.

[4]包传平,谭涛,丁一刚等.结晶紫内酯的合成及其热变色性研究[J].贵州化工,2007,(02):27-29.

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