[发明专利]一种光致变色三元共聚酯及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种光致变色三元共聚酯及其制备方法与应用。所述光致变色三元共聚酯具有如下结构：R_m和R_n选自H、F、Cl、Br、I、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、硝基、甲氧基等，m为1～4的整数，n为5～8的整数，R_a为脂肪二元酸的残基，p为20～200，q为20～200，x为2～10的整数。所述制备方法包括：通过脂肪二元酸化合物或其酯化物与偶氮苯化合物及其他二元醇共聚，制备光致变色三元共聚酯。本发明的光致变色三元共聚酯的光致变色响应速度＜20秒，具有良好生物降解性能、力学性能，为推动热塑性聚酯功能化的发展，在信息储存元件和自显影全息记录照相材料具有潜在应用意义。

技术领域

本发明涉及一种聚酯材料，具体涉及一种光致变色三元共聚酯及其制备方法与应用，属于高分子材料技术领域。

背景技术

光致变色材料是指在特定波长光源刺激下，材料的分子结构发生变化同时伴随颜色变化，并在热或光的作用下能够恢复的一类材料。在20世纪60年代，美国康宁公司首先发现并生产了第一款光致变色材料，经过几十年发展至今，该类材料的种类、应用范围和性能都得到了不断的丰富提高。目前，光致变色材料已经广泛应用于装饰、防护包装、智能窗户、光学器件、信息储存元件和自显影全息记录照相材料等各个领域，在社会发展中的发挥着越来越重要的作用。

根据光致变色材料组成和来源可分为无机和有机两种。无机光致变色材料包括过渡金属氧化物(WO₃、MoO₃和TiO₃等)，金属卤化物(CaI、HgI、CuCl₂和AgCl₂等)和稀土配合物(林菲咯琳等)；有机光致变色材料包括螺吡喃类，俘精酸醉类，二芳基乙烯类和偶氮苯类。其中偶氮苯类光致变色材料具有成本低、稳定性和重复性高等优点，特别是兼具超高存储密度和非破坏性信息读出等特点受到人们的广泛关注。目前，利用偶氮苯制备聚合物光致变色材料通常采用以下几种方法：(1)烯烃衍生物，在引发剂作用下采用双键固化的方法制备得到；(2)环氧衍生物，采用环氧固化剂作用下环氧固化的方法来制备；(3)聚氨酯衍生物，通过偶氮苯的羟基和异氰酸酯反应制备得到。(4)共聚酯，一般采用偶氮苯二醇和二元酸缩聚而成的二元共聚物；(5)聚醚酯衍生物，通过聚醚二元醇与偶氮苯聚酯缩合制备得到。以上几种方法制备的光致变色偶氮苯材料一般力学性能差、价格高，大大限制了其应用范围。而且上述材料难以降解，对环境造成严重的负面影响。因此开发性价比高，特别是力学性能优异，环境友好的偶氮类变色聚酯具有重要意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可生物降解、力学性能优异的光致变色三元共聚酯及其制备方法与应用领域，以克服现有光致变色聚酯价格昂贵、力学性能差和难以降解等问题。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种光致变色三元共聚酯，它具有如式(1)所示的结构：

式(1)

其中，R_m和R_n均独立地选自H、F、Cl、Br、I、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、硝基、甲氧基中的至少任一种，m为1～4的整数，n为5～8的整数，p、q为聚合度，p为20～200，q为20～200，R_a为脂肪二元酸的残基，x为2~10的整数。

本发明实施例还提供了一种光致变色三元共聚酯的制备方法，其包括：

使包含第一二元醇、脂肪二元酸或其酯化物、第二种脂肪二元醇和酯化或酯交换催化剂的第一混合反应体系在160～260℃反应，获得中间产物；

使包含所述中间产物、缩聚催化剂的第二混合反应体系在真空环境中于190～300℃反应，制得光致变色三元共聚酯；