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第 4 期 张亚娜，等: 聚二炔酸/α-FeOOH 复合材料热致可逆变色性能 ·613·

45 ℃时 PFe-2 颜色已部分变红；而光照 30 min 制备 不同光聚合时间制备的 PFe-2 在 30~80 ℃下的
的复合材料中 PDA 分子链中的共轭长度较长，烷基 比色响应值变化如图 8 所示。PFe-2 的比色响应值随
侧链转动慢，需较高的加热温度促进链段转动，故 光照时间延长、加热温度的升高而增大，其中光照
加热到 65 ℃才开始变色，当侧链中 C—C 单键转动 120 min 制备的 PFe-2 复合材料比色响应值最大，表
结果引起分子链中共轭长度变短，侧链构象混乱时， 明材料由蓝色变为红色的变化明显。而光照聚合 15 min
颜色变红（70 ℃） [37-40] ；而光照超过 30 min，PFe-2 制备的 PFe-2 在 65 ℃时的 CR 值较大，即材料颜色
需加热至 70 ℃开始变色。另外，不同加热温度下， 蓝转红快，同时降温后材料颜色恢复较快，所以
PFe-2 波长位于 650、595 nm 两处吸收峰的蓝移及 PDA/α-FeOOH 复合材料光照聚合最佳时间为 15 min。
其吸收强度的变化，也反映了 PDA/α-FeOOH 复合
材料在加热后，聚二炔酸分子链中的共轭长度、侧
链构象的变化情况（图 7b）。因此，通过光聚合时
间可控制 PDA/α-FeOOH 的热致变色可逆行为。

图 8 加热过程中不同光聚合时间制备的 PFe-2 比色响应值
Fig. 8 Colorimetric response value of PFe-2 prepared by
different photopolymerization time during heating
process

此外，对 PFe-2 复合材料加热冷却循环，材料
的最大吸收波长变化如图 9 所示。6 次升温-降温实
验结果显示复合材料蓝色、红色最大吸收波长分别
位于 655、541 nm，循环过程中最大波长发生微小
的偏移，复合材料对外界温度变化的响应较为稳定。

图 7 加热过程中不同光聚合时间的 PFe-2 颜色照片(a)；
加热过程中 PFe-2 的紫外-可见吸收光谱(b)
Fig. 7 Colorphotographs of PFe-2 prepared by different
photopolymerization time during heating process
(a); UV-Vis absorption spectra of PFe-2 at different
heating temperatures (b)

2.2.4 不同光聚合时间对 PDA/α-FeOOH 复合材料
颜色转变的影响

通常，比色响应值 CR（colorimetric response） 图 9 PFe-2 在 3 个加热-冷却循环期间 λ max 的变化
可反映变色材料的稳定性。计算方法如下 [27] ： Fig. 9 λ max changes of PFe-2 during three heating-cooling cycles

PB A blue  / %  blue  A red  / A  100 2.3 PDA/α-FeOOH 复合材料热致变色机理
 CR / %  0 PB / PB  PB  0 100 紫外光照引发自组装在 α-FeOOH 纳米粒子表
f
式中：A blue 是蓝色的 PDA/α-FeOOH 对 650 nm 左右 面的 10,12-二十五碳二炔酸聚合得到聚 10,12-二十五
的红波的吸收强度；A red 是红色的 PDA/ α-FeOOH 碳二炔酸/α-FeOOH 复合材料变色机理如图 10 所示。
对 540 nm 左右的蓝波的吸收强度；PB 0 、PB f 分别 由于二炔酸分子中侧链烷基长链之间存在范德
是外界刺激前、后 PDA/α-FeOOH 对波长 650 nm 的 华力，单体聚合后侧链择优排布，其构象有序，材
光的吸收率。一般情况下，CR 越大其颜色转化程度 料颜色为蓝色；当 PDA/α-FeOOH 复合材料受到升
越大。 温的外界刺激后，长侧链中的 C—C 键自由旋转加