Page 75 - 《精细化工》2021年第4期

第 4 期 王彬彬，等: 热致变色聚合物研究进展 ·709·

顺序变色（图 13），这使得 CLCPs 具有连续可逆的
热致变色特性 [72] 。

注：p/2 为半螺距

图 14 27 颜色变化示意图 [75]
图 13 CLCPs 热致变色机理示意图 [10] Fig. 14 Schematic diagram of color changes of 27 [75]
Fig. 13 Schematic diagram of CLCPs thermochromic
mechanism [10]
表 6 液晶聚合物的热致变色行为
带有胆固醇类取代基的 SCLCPs 是典型的胆甾 Table 6 Thermochromic behavior of liquid crystal polymers
相液晶聚合物，通常是由向列态单体与手性介晶或 聚合物 加热颜色变化 可逆性 T t/℃ 参考文献
非介晶单体共聚来获得的 [73] 。2009 年，LIU 等 [74] 26 依次由红到蓝 可逆 80~146 [74]
合成了一种由胆固醇基封端的手性液晶单体 CAPPC，与 27b 依次由红到蓝 可逆 96~98 [75]
丁氧基苯基封端的非手性单体 BPAB 共聚得到 26。 27c 依次由红到蓝 可逆 100~102 [75]
结果表明，CAPPC 摩尔分数对共聚物所形成的中间 27d 依次由红到绿 可逆 104~105 [75]
液晶相有着重要影响，仅由 BPAB 均聚所得聚合物 注：T t 为变色温度范围。
只显示出向列相，随着共聚物中 CAPPC 摩尔分数的 2 结语及展望
增加（12%~29%），共聚物排列形成螺旋结构，显
示出胆甾型中间相，并且随温度升高，共聚物反射 本文详细介绍了常见热致变色聚合物的变色机
波长发生蓝移，表现出不同的颜色；而进一步提高 理及近几年的研究进展。聚合物结构不同，热致变
CAPPC 的摩尔分数，由于大体积胆固醇基位阻的影 色机理也不同，各具特色。共轭聚合物颜色变化明显、
响，会破坏所形成的螺旋结构，热致变色性能丧失。 制备简单，研究也最广泛，但颜色变化较单一；超

分子聚合物对外界刺激敏感，可逆性好，但合成较
复杂；凝胶性能稳定，相变温度易调节，前后透明
度变化明显，适合于制备智能窗；光子晶体稳定性
好，颜色多样，但制作过程较繁琐，透明度低；液
晶聚合物变色温度易调节，性能稳定，但成本较高。
另外，光子晶体和液晶聚合物基于反射特定波长呈
现颜色，因此，一般透明度较差、成本较高、不适
用于智能窗的制备。虽然目前热致变色聚合物的研
究有很大进展，但在实际应用中仍存在一些问题与
挑战，如作为温度传感器，灵敏度、稳定性及可重
复性还需进一步提高，且颜色变化较单一；作为智
能窗，需具有室温左右的变色温度、稳定性好、近
红外光区调制能力高等性能，目前还没有商业化产品。

面对上述问题与挑战，今后工作可从以下几个
胆甾相液晶聚合物的反射波长通常在可见光区， 方面开展：（1）通过实验和理论计算更深入地研究
为了扩大反射波长范围，2019 年，NDAYA 等 [75] 使 结构和性质的关系，利用聚合物的优势，设计新的
用胆固醇基降冰片烯（NBCh9）和偶氮苯基降冰片 聚合物结构/组装体或改造现有聚合物热致变色材
烯（NBAz 12 -X）共聚，得到了一种功能性侧链液晶 料，以满足应用需求；（2）采用复合的手段，对现
共聚物 27（图 14），其中偶氮苯部分可作为分子开 有热致变色聚合物材料进行复合改性，利用聚合物
关来调节胆甾型中间相的螺距，使其在可见光到近 兼容性强的特点，结合其他材料的优势，取长补短，
红外光都可以进行反射波长的调控。液晶聚合物 来满足应用需求；（3）开发新的应用，例如：可用
26~27 的热致变色行为见表 6。 于隐身衣的设计（模拟变色龙）、自动调节颜色和温