第五章功能性染料第五章功能性染料功能性染料的分類和用途色素分類功能特性應用實例光致變色色素光照發生顏色變化玩具、服裝、變色纖維熱致變色色素受熱或受冷而發生顏色的變化熱敏紙（傳真紙、心電圖紙等）、示溫材料電致變色色素電場下變色廣告版、液晶光盤用色素吸收激光發熱分解CD-R和DVD-R光盤功能性染料的分類和用途色素分類功能特性應用實例光致變色色素光功能性染料的分類和用途色素分類功能特性應用實例生物醫用色素與生物體內的金屬例子結合后熒光性能發生改變，光照產生單線態氧疾病監測、DNA測序、熒光探針、光動力治療太陽能存儲用色素將光能轉化為化學能玩具、服裝、變色纖維化學發光色素氧化反應發光化學光棒功能性染料的分類和用途色素分類功能特性應用實例生物醫用色素與5.1光致變色色素

光致變色現象指的是物質（有機分子或無極分子）受到光照射后，其最大吸收波長（或反射光的波長）發生變化的現象。具有這種性質的物質稱為光致變色材料或光致變色色素。ABλ1λ2，△5.1光致變色色素光致變色現象指的是物質（有機分子或光致變色材料的應用光致變色色素加入透明樹脂中，制成變色材料，可以用于太陽眼鏡片、服裝、玩具等用光致變色色素制成防偽油墨光信息存儲（可擦式光盤、CD-E）分子開關，應用于光電技術和光控裝置中光致變色材料的應用光致變色色素加入透明樹脂中，制成變色材料，5.1光致變色色素5.1光致變色色素5.1.1光致變色色素的分類（1）由共軛鏈變化導致的光致變色色素螺吡喃類螺噁嗪類聯吡啶類5.1.1光致變色色素的分類（1）由共軛鏈變化導致的光致變（1）由共軛鏈變化導致的光致變色色素氮丙啶類噁嗪類（1）由共軛鏈變化導致的光致變色色素氮丙啶類噁嗪類（2）由順-反結構變化引起的光致變色色素硫靛類偶氮類（2）由順-反結構變化引起的光致變色色素硫靛類偶氮類（3）由分子內質子轉移產生顏色變化的光致變色色素西夫堿類呫噸酮類（3）由分子內質子轉移產生顏色變化的光致變色色素西夫堿類呫噸（4）由開環-閉環反應引起變色的光致變色色素俘精酸酐類芳香稠環化合物類（5）由加氧-脫氧反應引起變色的光致變色色素（4）由開環-閉環反應引起變色的光致變色色素俘精酸酐類芳香稠（6）由光氧化-還原反應引起變色的光致變色色素三芳二吡嗪類四氯萘酮類（7）由均裂反應引起變色的光致變色色素（6）由光氧化-還原反應引起變色的光致變色色素三芳二吡嗪類四幾種光致變色材料一、俘精酸酐

俘精酸酐是芳取代的二亞甲基丁二酸酐化合物的統稱．其分子通式可表示為：幾種光致變色材料一、俘精酸酐俘精酸酐是芳取代的二亞甲幾種光致變色材料幾種光致變色材料幾種光致變色材料二、吲哚啉苯并螺噻喃螺吡喃螺噻喃螺噁嗪幾種光致變色材料二、吲哚啉苯并螺噻喃螺吡喃螺噻喃螺噁嗪幾種光致變色材料三、偶氮化臺物幾種光致變色材料三、偶氮化臺物5.2熱致變色色素

示溫材料、絲網印刷和凹版印刷用油墨（如各種薄膜、標簽、包裝物、日用品、玩具等需要隨溫度變色制品的印刷）

熱致變色現象是指某些物質在受熱或受冷時所發生的色變。具有熱致變色特性的物質成為熱致變色材料。熱致變色材料的應用主要有：5.2熱致變色色素示溫材料、絲網印刷和凹版印刷用油5.2熱致變色色素1、晶型轉變：無機熱致變色材料的變色機理主要有：5.2熱致變色色素1、晶型轉變：無機熱致變色材料的變色機理5.2熱致變色色素5.2熱致變色色素5.2熱致變色色素2、熱分解分子結構改變機理

含有內結晶水的Cu、Co、Ni等的無機鹽類可逆熱致變色材料的變色主要是由物質分子結構改變引起的，即物質被加熱到一定溫度時失去結晶水而引起顏色變化，當冷卻時其重新吸收環境中的水汽，逐漸恢復到原來的顏色。這類可逆熱致變色材料受熱后變色快，但顏色復原需要較長的時間和較高的相對濕度，受環境影響較大。5.2熱致變色色素2、熱分解分子結構改變機理5.2熱致變色色素3、分子間化學反應機理

該機理亦可稱之為“電子得失機理”，即發生分子間的化學反應，電子在不同的組分中轉移引起氧化還原型的變化，從而導致顏色的改變。5.2熱致變色色素3、分子間化學反應機理該機理亦可5.2熱致變色色素4、配位幾何構型變化機理

大多數金屬配位化合物的變色機理是配位幾何構型變色，其變色主要是由電子躍遷引起的。如(CH3)2CHNH3CuCl3受熱后配位數由5變為6，引起構型由平面錐型變為雙錐型。5.2熱致變色色素4、配位幾何構型變化機理大多數金5.2熱致變色色素

液晶是介于固態與各向同性液態之間的中間態物相，即為三維有序的空間結構和各向同性的均質熔融物質。熱致液晶是指由溫度變化所引起的，并且只能在一定溫度范圍內存在的晶態物質。液晶類可逆熱致變色材料具有層狀結構，分子長軸在層內相互平行，但鄰近分子層之間分子軸方向有偏移，因而形成螺旋結構，其周期性的層間距稱為螺距，溫度變化會使螺距發生變化，而不同的螺距會反射不同波長的光，從而顯示出顏色變化。大多數膽甾液晶的螺距對溫度都有很強的依賴性，只要溫度稍微變化，選擇散射光波長就會有很大變化。液晶類可逆熱致變色材料及其變色機理5.2熱致變色色素液晶是介于固態與各向同性液態之間5.2熱致變色色素

有機類可逆熱致變色材料主要由電子給予體(發色劑)，電子接受體（顯色劑）、溶劑三部分組成，其中決定顏色的是電子給予體，決定顯色深淺的是電子接受體，溶劑則決定變色溫度。變色機理：通常情況下電子給予體和電子接受體的氧化還原電位接近，當溫度變化時，二者氧化還原電位相對變化程度不同，使氧化還原反應的方向隨著溫度的改變而改變，通過電子的轉移而吸收或輻射一定波長的光，表觀上便有了顏色的變化。有機類可逆熱致變色材料及其變色機理5.2熱致變色色素有機類可逆熱致變色材料主要由電子5.2熱致變色色素5.2熱致變色色素5.2熱致變色色素

目前研究和開發的發色劑種類比較多，根據有機化合物的命名可將其分為：三芳甲烷類、熒烷類、吲哚啉苯酞類、吩噻嗪類、螺吡喃類、席夫堿類、螺環類、雙蒽酮類等，而現階段對三芳甲烷類和熒烷類發色劑的研究和開發最多。發色劑5.2熱致變色色素目前研究和開發的發色劑種類比較多5.2.2有機熱致變色材料三芳甲烷類熱致變色色素無色藍色5.2.2有機熱致變色材料三芳甲烷類熱致變色色素無色藍色

分子體系中的一個碳原子由sp3雜化態轉為sp2雜化態，使原先被隔開的π體系轉變為完整的大π體系，進而使化合物改變顏色。熒烷類熱致變色色素5.2.2有機熱致變色材料分子體系中的一個碳原子由sp3雜化態轉為sp2雜化態

顯色劑是引起熱變色的有機化合物，它接受發色劑提供的電子而產生顏色反應。

顯色劑主要分為無機類和有機類：

無機類主要是一些酸性白土或活性白土以及高嶺土、鋁鎂硅酸鹽類。

常用有機類顯色劑主要有：酚羥基化合物及其衍生物，如雙酚A、對羥基苯甲酸芐酯、4-羥基香豆素等；羧基化合物及其衍生物，如己酸、辛酸、硬脂酸、對苯二甲酸及一些可以提供質子的路易斯酸等。顯色劑5.2.2有機熱致變色材料顯色劑是引起熱變色的有機化合物，它接受發色劑提供的電

溶劑又被稱之為“溫度調節劑”，是一系列調節溫度變化的有機化合物，其決定可逆熱致變色材料的變色溫度。如果要調節設計變色溫度，可改變所用的溶劑。溶劑的熔點對熱致變色材料的變色溫度具有決定作用，但不影響顏色變化。

溶劑5.2.2有機熱致變色材料溶劑又被稱之為“溫度調節劑”，是一系列調節溫度變化的5.3有機電致變色色素

無機電致變色色素主要是過渡金屬氧化物（氧化鎢、氧化鎳、氧化鈷等）絡合物、普魯士藍等；

有機電致變色色素根據分子量的大小又可分為有機小分子電致變色材料和高分子電致變色材料。

電致變色現象是指在外接電壓或者電流的驅動下，物質發生電化學氧化還原反應而引起顏色變化的現象。具有電致變色特性的物質成為電致變色色素。電致變色色素可分為無機變色色素和有機電致變色色素。5.3有機電致變色色素無機電致變色色素主要是過渡金有機電致變色色素的特性1、顏色變化的可逆性、方便性、靈敏性、多色性；2、顏色深度的可控性；3、顏色的記憶性；4、電致變色材料的驅動電壓低；5、顏色環境適應性強。有機電致變色色素的特性1、顏色變化的可逆性、方便性、靈敏性、電致變色色素的應用電致變色顯示器電致變色智能窗玻璃無眩反光鏡電致變色存儲器件電致變色色素的應用電致變色顯示器5.3.2有機電致變色色素的分類5.3.2.1有機小分子電致變色色素1、紫羅精及其衍生物類2、蒽醌類5.3.2有機電致變色色素的分類5.3.2.1有機小分子電5.3.2有機電致變色色素的分類3、金屬酞菁類4、芳香胺類5.3.2有機電致變色色素的分類3、金屬酞菁類4、芳香胺類5.3.2有機電致變色色素的分類5、氮雜環衍生物類6、熒烷類5.3.2有機電致變色色素的分類5、氮雜環衍生物類6、熒烷類5.3.2有機電致變色色素的分類7、螺吡喃類8、六芳基乙烷衍生物類5.3.2有機電致變色色素的分類7、螺吡喃類8、六芳基乙烷衍5.4電致發光材料

電致發光現象是某些物質受到外界電場的作用下而將電能直接轉換成光能的現象。具有這種性能的材料稱為電致發光材料。

新型的電致發光材料，具有能耗低、易彎曲、響應速度快，視角廣、可大面積顯示、發光色彩齊全、可與現有各種技術兼容等優點。5.4電致發光材料電致發光現象是某些物質受到外界電5.4電致發光材料5.4電致發光材料5.4有機電致發光的原理及器件結構發光原理：5.4有機電致發光的原理及器件結構發光原理：5.4有機電致發光的原理及器件結構5.4有機電致發光的原理及器件結構5.4電致發光材料

從目前的研究成果來看,作為有機電致發光器件核心的發光材料可分為以下4類:1、小分子有機染料：

這類材料具有高的熒光效率,并且可以通過真空沉積法成膜,但是成膜后容易結晶,有時甚至易于其它的有機材料形成激基復合物,因此這類材料的單獨應用比較少。2、金屬絡合物：

其中典型的可以8-羥基喹啉絡合物(Alq3)為代表,還有現在研究比較多的一些稀土元素的絡合物，這類材料的性質介于無機和有機之間。它們除可作為EL的發光材料外，還可作為電子傳輸材料。5.4電致發光材料從目前的研究成果來看,作為有機電3、有機聚合物材料：

典型的以聚對苯乙烯類(PPV)為代表,這類材料是目前研究最多的電致發光材料,它們具有如下特點:1具有良好的加工性能,可制成大面積薄膜;2具有良好的電、熱穩定性;3其共軛聚合物電子結構、發光顏色可在合成過程中進行化學調節。4、有機磷光材料：

有機磷光材料是很有競爭力的發光材料，有廣闊的應用前景，他的研究應該說方興未艾。主要的磷光材料是卟啉類和重金屬銥的配合物兩種。5.4電致發光材料3、有機聚合物材料：典型的以聚對苯乙烯類(PPV)為5.5光盤用色素1、光盤的類型：CD——ROM：readonlymemoryCD——WORM：writeoncereadmanyCD——RW：RewritablesCD：compactdisc只讀：可寫：5.5光盤用色素1、光盤的類型：CD——ROM：read5.5光盤用色素2、CD-R光盤的用途：5.5光盤用色素2、CD-R光盤的用途：5.5光盤用色素3、CD-R光盤的結構：5.5光盤用色素3、CD-R光盤的結構：5.5光盤用色素4、CD-R光盤的結構及記錄原理：保護層：反射層：記錄層：基盤：由聚碳酸酯經注塑成型,刻有螺旋溝槽。

利用旋轉涂布法均勻涂上一層染料

利用真空濺射法鍍上一層金或銀作為反射層保護膜，一般涂一層清漆激光燒蝕形成的凹坑780nm激光器5.5光盤用色素4、CD-R光盤的結構及記錄原理：保護層：5.5光盤用色素4、CD-R光盤的結構及記錄原理：5.5光盤用色素4、CD-R光盤的結構及記錄原理：5.5光盤用色素5、CD-R