【摘 要】
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力致变色聚合物在外力作用下颜色会发生变化,可应用在聚合物应力传感、损伤检测等领域,因而受到了越来越多的关注。力致变色聚合物的典型设计基于将力色团嵌入到聚合物链,在受到应力时改变其光学性质。目前已开发的色团在外部刺激下,往往只能单一的发色,为了显示多色,一般采用嵌入不同色相的色团来调整色调的方法,这其中存在色调不均匀等难题。为此,我们设计合成了一种具有双螺环对称结构的色团,其能够转换三种状态,并将色
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力致变色聚合物在外力作用下颜色会发生变化,可应用在聚合物应力传感、损伤检测等领域,因而受到了越来越多的关注。力致变色聚合物的典型设计基于将力色团嵌入到聚合物链,在受到应力时改变其光学性质。目前已开发的色团在外部刺激下,往往只能单一的发色,为了显示多色,一般采用嵌入不同色相的色团来调整色调的方法,这其中存在色调不均匀等难题。为此,我们设计合成了一种具有双螺环对称结构的色团,其能够转换三种状态,并将色团嵌入到聚合物中,以达到多色梯度转变的效果。（1）设计并合成了具有双螺环对称结构的iso-氨基苯并吡喃杂蒽（iso-ABPX）分子,考察了其在溶液和固体条件下的刺激响应性质。研究表明,iso-ABPX分子在酸、光和外力刺激下可以响应变色。（2）将iso-ABPX分子嵌入到线性聚丙烯酸甲酯中,考察了聚合物溶液在超声作用下的响应变色性能,探讨了聚合物中双螺环结构的力化学反应机理。线性聚丙烯酸甲酯经超声处理后,其吸收光谱表现出依赖于力的变化,并可以通过改变聚合物链的长度,来调节传递到聚合物链上的力的大小。通过Co GEF模拟计算与实验研究,确定了线性聚丙烯酸甲酯中双螺环结构在外力作用下由闭环直接变成双开环。由于热效应的存在,双开环会部分变成单开环,即力热平衡,并且单开环与双开环的相对分布随着作用力的不同而可预测的改变,从而导致多色梯度的颜色转变,最后构建了一个理论模型来描述线性聚丙烯酸甲酯中力与颜色的关系。（3）将iso-ABPX分子嵌入到聚氨酯中,研究了聚氨酯膜的力、酸、光刺激响应性能。研究表明,聚氨酯膜经压缩或挤压后,其颜色从淡黄色变为粉红色;聚氨酯膜经酸熏处理后,其颜色变为红色;聚氨酯膜对365 nm紫外光敏感,变色迅速且受热后可以恢复颜色。
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