Page 74 - 《精细化工》2023年第1期

·66· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

和光致变色微胶囊都存在明显的吸收峰，表明螺吡 的螺吡喃光变染料在受到相同的照射强度和时间
喃光致变色染料是吸收这两个波长的光而产生的结 下，所吸收的能量低于直接暴露在紫外光照射下时
构变化，从而导致变色。 吸收的能量 [15] 。

图 3 螺吡喃光变染料（a）及光致变色微胶囊（b）变色 图 4 螺吡喃光变染料（a）和光致变色微胶囊（b）的变
前后 UV-Vis 谱图 色响应时间及速率
Fig. 3 UV-Vis spectra of spiropyran photochromic dye (a) Fig. 4 Color change response time and speed of spiropyran
and photochromic microcapsules (b) photochromic dye (a) and photochromic
microcapsules (b)

2.4 光致变色响应速率 同时，螺吡喃的开环反应是一个可逆反应，其
变色速率是评价光致变色材料性能的一项重要 光致异构机理如图 5 所示，在未受到紫外光照射时，
指标，为了测试变色速率，使用黑镜紫外光照灯照 都是无色闭环结构，当刚开始用紫外光照射时，反
射不同时间，并监测在 585 nm 处的吸光度变化，依 应快速向右进行，大量螺吡喃结构（SP）开环形成
此评价光致变色响应速率，结果如图 4 所示。由图 有色部青花结构（MC），使得在 585 nm 处的吸光度
4a 可以看出，螺吡喃光变染料变色速率很快，在照 快速增加。而当紫外光照射一段时间后，反应环境
射 2 s 便发生了明显的变色，12 s 内便达到最大值。 中已经存在一部分的部青花结构，反应速率会相应
变色速率在 2 s 时迅速达到最大值，之后随着时间 下降，当部青花结构的量达到饱和值时，反应处于
的增加，变色速率逐渐降低并逐渐趋近于 0。由图 平衡状态，吸光度也不会再发生明显变化。以此可
4b 可见，光致变色微胶囊分散液的吸光度在紫外线 以确定光致变色微胶囊在紫外线照射下达到变色饱
照射 10 s 内随照射时间变化较快，具有较大的变色 和值的时间为 20 s 左右 [16-17] 。
速率；而当照射时间达到 15 s 以上时，变色速率较
小，颜色随照射时间的变化较为缓慢，当照射时间
达到 20 s 左右时，颜色变化基本达到最大值，此时
变色速率趋近于 0，继续增加照射时间，吸光度变
化不明显。产生这种现象的原因可能是测试时使用
的光致变色微胶囊样品质量浓度较高，实现光致变
色微胶囊大量光异构所需要的能量也随之变多，所 .
以达到变色饱和值所需要的照射时间也较长。也有 图 5 N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃的光致
变色机理
一部分原因是对芯材起保护作用的囊壁在受到紫外
Fig. 5 Photochromic mechanism of N-hydroxyethyl-3,3-
光照射时会发生一定的反射或漫反射，导致芯材中 dimethyl-6-nitroindolin spiropyran