专利名称：基于离子液体溶剂的可逆热致变色溶液体系及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于材料制备领域，具体涉及一种新型热致变色材料体系。
背景技术：
随着社会的进步和工业的发展，能源消耗的迅速增长已成为影响社会和谐发展和经济平稳运行的全球性重大问题。太阳能被认为是一种新兴的可再生能源。因此，太阳能的有效利用成为当前解决能源可持续发展的首要任务。然而，大部分太阳光直接照射物体表面的温度通常处于100°c以下，因此，发展可以储存或者利用这种低温环境热量的新型材 料体系具有重要意义。热致变色材料是指温度变化时会发生颜色变化的化合物、混合物或以它们为变色指示剂做成的热致变色产品。当前绝大多数热致变色溶液体系采用水或者有机溶剂作为溶剂。由于水或者有机溶剂在可逆的热循环作用下会发生蒸发或者分解，因此， 势必影响到热致变色溶液体系的可逆稳定性。
发明内容
本发明提供了一种基于离子液体溶剂的可逆热致变色溶液体系，尤其是在 20-150°C范围内具有优良的可逆热致变色效应。一种可逆热致变色溶液体系，包括溶剂和溶质，所述的溶剂为氯化胆碱基离子液体，所述的溶质可以为氯化铁、氯化铜、氯化钴或氯化钨中至少一种与氯化镍的组合物，也可以为氯化镍，还可以为氯化铁。所述的氯化胆碱基离子液体为摩尔比为1 2的氯化胆碱与乙二醇的混合液或者摩尔比为12的氯化胆碱与丙二醇的混合液。所述的氯化胆碱基离子液体可按现有技术方法制备，在英国Leicester大学的 Abbott 等[A. P. Abbott, D. Boothby, G. Capper, D. L. Davies and R. K. Rasheed, J. Am. Chem. Soc.，2004，126，9142-9147]中有详细的记载。具体可以采用以下方法制备将氯化胆碱与乙二醇或者将氯化胆碱与丙二醇按照摩尔比1 2在75°C下搅拌混合，即得到氯化胆碱基离子液体。所采用的化学品均为常规化学品，其中氯化胆碱的分子式为 C5H14ClNO,产品 Cas 代码为 67-48-1。所述的溶质的浓度为其在所述的氯化胆碱基离子液体中的饱和浓度以下的任一浓度值。所述的溶质，既可以选用金属氯化物，也可以选用金属氯化物的结晶水合物。 艮口，可能的溶质为NiCl2、FeCl3、CuCl2, CoCl2, NiCl2 · 6H20、FeCl3 · 4H20、FeCl3 · 6H20、 CuCl2 · 2H20、或 CoCl2 · 2H20。本发明还提供了所述的可逆热致变色溶液体系的应用，尤其是在高分子聚合物中的应用。一种可逆热致变色溶液体系在高分子聚合物中的应用，包括将所述的可逆热致变色溶液体系与聚偏氟乙烯(PVDF)共混，得到具有热致变色效应的PVDF复合材料。本发明中 ，利用氯化胆碱基离子液体作为溶剂，由于其由特定有机阳离子和阴离子构成、在室温或接近室温下呈液态的熔盐体系、具有一系列独特的物理化学性能，与水和有机溶剂相比，具有反应效率高、蒸汽压极低和热稳定性高的优势，并且，其合成简单、廉价、纯度高、方便应用，是一种“绿色”溶剂，作为热致变色溶液的溶剂，可以有效提高热致变色溶液的热稳定性。同时，利用过渡族金属离子络合物(氯化铁、氯化铜、氯化钴、氯化钨、氯化镍)作为溶质，其在氯化胆碱基离子液体溶剂中均具有热致变色效应，将二者配伍构成的热致变色溶液体系的热致变色灵敏度高，温度由低到高变化时，该溶液体系由浅色透明态向深色不透明态转变；同时，当温度由高到低变化时，该溶液体系的颜色发生逆向变化，可逆变色持久，变色温度区间主要集中在20-150°C，适合于规模化生产。本发明的优点在于本发明的基于离子液体溶剂的可逆热致变色溶液体系制备简单，无蒸汽压，绿色环保，颜色可调且热致变色灵敏度高，可逆变色持久，变色温度区间主要集中在20-150°C， 适合于规模化生产。温度由低到高变化时，本发明的溶液体系由浅色透明态向深色不透明态转变；同时，当温度由高到低变化时，本发明的溶液体系的颜色发生逆向变化。本发明的热致变色溶液适用于变色玻璃窗、油墨和有机高分子体系。
图1是实施例2中采取氯化镍与氯化铁组合溶质和氯化胆碱基离子液体溶剂构成的溶液体系的热致变色效应的吸收光谱。
具体实施例方式下面结合实施例来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。实施例1 将氯化胆碱(从阿拉丁试剂(上海)有限公司购得)与乙二醇按照摩尔比1 2 在75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基离子液体。将5克NiCl2 · 6H20溶解于40ml氯化胆碱基离子液体中，获得具有热致变色的溶液。此溶液在室温下(25-30°C )呈现透明的青绿色， 当温度升高到80°C时，溶液的颜色变为深绿色，当温度升高到120°C时，溶液的颜色变为深蓝色，温度降低，又恢复到室温颜色。实施例2 将氯化胆碱(从阿拉丁试剂(上海)有限公司购得)与乙二醇按照摩尔比1 2 在75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基离子液体。将5克NiCl2 · 6H20溶解于40ml氯化胆碱基离子液体中，然后继续溶解0. 01克FeCl3,即获得具有热致变色的溶液。此溶液在室温下 (25-30°C )呈现透明的黄色，当温度升高到70°C时，溶液的颜色变为绿色。图1是上述热致变色溶液在不同温度下的可见光吸收光谱，由此可见随着温度的升高，溶液在600-800nm 波段的吸收特征峰变得显著，并发生较明显蓝移，表现为溶液的颜色逐渐向绿色发生转变。 温度降低，又恢复到室温颜色。实施例3 将氯化胆碱(从阿拉丁试剂(上海)有限公司购得)与乙二醇按照摩尔比1 2在75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基离子液体。将5克NiCl2溶解于40ml氯化胆碱基离子液体中，然后继续溶解0. 001克CoCl2 · 2H20,即获得具有热致变色的溶液。此溶液在室温下(25-30°C)呈现透明的橙红色，当温度升高到70°C时，溶液的颜色变为深紫色。温度降低，又恢复到室温颜色。实施例4 将氯化胆碱(从阿拉丁试剂(上海)有限公司购得)与丙二醇按照摩尔比1 2 在75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基离子液体。将5克NiCl2溶解于40ml氯化胆碱基离子液体中，即获得具有热致变色的溶液。此溶液在室温下(25-30°C )呈现透明的浅绿色，当温度升高到90°C时，溶液的颜色变为深蓝色。温度降低，又恢复到室温颜色。实施例5 将氯化胆碱(从阿拉丁试剂(上海)有限公司购得)与乙二醇按照摩尔比1 2 在75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基离子液体。将5克NiCl2 · 6H20溶解于40ml氯化胆碱基离子液体中，获得具有热致变色的溶液。取此热致变色溶液Iml与1克PVDFUOml 二甲基甲酰胺(DMF)共混，然后干燥，即得到具有热致变色效应的PVDF复合材料。此材料室温下为白色，高温下(40-70°C)呈现蓝色，并且热致变色效应可逆。实施例6 将氯化胆碱(从阿拉丁试剂(上海)有限公司购得)与乙二醇按照摩尔比1 2 在75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基离子液体。将3克FeCl3溶解于40ml氯化胆碱基离子液体中，获得具有热致变色的溶液。此溶液在室温下(25-30°C )呈现透明的浅黄色，当温度升高到110°C时，溶液的颜色变为酒红色。温度降低，又恢复到室温颜色。
权利要求
1.一种可逆热致变色溶液体系，包括溶剂和溶质，其特征在于，所述的溶剂为氯化胆碱基离子液体，所述的溶质为氯化铁、氯化铜、氯化钴或氯化钨中至少一种与氯化镍的组合物、氯化镍、或者氯化铁。
2.如权利要求1所述的可逆热致变色溶液体系，其特征在于，所述的氯化胆碱基离子液体为摩尔比为12的氯化胆碱与乙二醇的混合液或者摩尔比为12的氯化胆碱与丙二醇的混合液。
3.如权利要求1或2所述的可逆热致变色溶液体系在高分子聚合物中的应用，其特征在于，包括将所述的可逆热致变色溶液体系与聚偏氟乙烯共混，得到具有热致变色效应的聚偏氟乙烯复合材料。
全文摘要
本发明提供一种基于离子液体溶剂的可逆热致变色溶液体系及其应用。该可逆热致变色溶液体系中，溶剂为氯化胆碱基离子液体，溶质为氯化铁、氯化铜、氯化钴或氯化钨中至少一种与氯化镍的组合物、氯化镍或者氯化铁。本发明的可逆热致变色溶液体系制备简单，无蒸汽压，绿色环保，颜色可调且热致变色灵敏度高，可逆变色持久，变色温度区间主要集中在20-150℃，适合于规模化生产。本发明的热致变色溶液可应用在高分子聚合物中，即将所述的可逆热致变色溶液体系与聚偏氟乙烯共混，得到具有热致变色效应的PVDF复合材料。
文档编号C08L27/16GK102321466SQ20111015262
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者涂江平, 谷长栋 申请人:浙江大学