一种静压力压致变色材料及其制备方法与流程

本发明属于材料技术领域，具体地说，涉及一种静压力致变色材料及其制备方法。

背景技术：

压(力)致荧光变色是指荧光颜色或/和强度等在外加机械力(摩擦、剪切等)或静压力作用下发生可逆变化的现象。经研磨实现的压致变色，通常在研磨过程中受到各向异性力(拉伸、挤压、剪切)的作用。经静压力实现的压致变色，则受到的是各向同性力。静压力致荧光变色(piezochromicfluorescence,pcf)材料因为其荧光在压力作用下能连续改变，在深海潜水器、飞行器风洞试验和超深探井等领域拥有很大的应用潜力。

目前，目前报道的静压力致变色分子主要有以下几例：吉林大学路萍教授制备的四苯乙烯腈衍生物材料(申请号：201410186793.0)，其可以响应7.2gpa外界静压力，发光峰位置可以从467nm移动到530nm，吉林大学田文晶教授课题组设计、合成了高发光的蒽烯衍生物，在从1atm到7.9gpa压力刺激下荧光光谱568nm连续红移652nm。但是目前报道材料的颜色变化小，不能实现可见光波段范围(蓝色到红色荧光)的调节。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种压致变色材料及其制备方法，具体包括以下步骤：

一种静压力压致变色材料，具体按照如下方法进行：

取式(ii)所示的4,4’-联苯二甲醛、式(iii)所示的对甲氧基苯乙腈和有机碱溶于有机溶剂中，在室温下搅拌反应，待有大量固体颗粒析出时终止反应，然后将反应体系在-20-0℃下过夜静置12h，，即得式(i)所示的目标产物；所述的4,4’-联苯二甲醛与对甲氧基苯乙腈、有机碱的物质的量之比为1:2-2.5：0.24-0.26。

进一步，所述的有机碱优选为甲醇钠。

进一步，所述的有机溶剂优选为无水乙醇。

再进一步，所述有机溶剂的加入量以所述的有机碱的物质的量计为5.77-8.33ml/mmol。

进一步，所述的搅拌反应时间优选为8-12h。

进一步，所述反应液的后处理方法为：将所述的反应液过滤，得到沉淀用甲醇淋洗3～5，自然干燥后得到目标产物。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的压致变色材料其具有在1atm-10gpa压力下变色范围覆盖可见光波段(蓝色到红色荧光493nm-628nm)，能被肉眼识别。比如：1atm下是蓝色荧光(493nm)，4.6gpa下变为绿色(545nm)，7gpa变为黄色(574nm)，最后再10gpa下变为红色(628nm)，而且荧光波长和静压力有良好的定量关系，在压力传感系统的有着巨大应用潜力。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明在不同压力下的固体粉末荧光光谱。

图2是本发明在不同压力下的固态粉末荧光光谱峰值与压力关系图。

具体实施方式

以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例1

称取4,4’-联苯二甲醛(ii)4.20g(20mmol)、对甲氧基苯乙腈(iii)5.88g(40mmol)和甲醇钠0.27g(5mmol)溶于30ml无水乙醇中。室温搅拌反应10h，待有大量固体颗粒析出时终止反应。然后把反应体系放入-20℃冰箱过夜静置12h，之后过滤，沉淀用甲醇淋洗(20ml×3)次，自然干燥后得到白色粉末，即目标产物(i)共8.4g，收率为90.0％。即为压致变色材料。¹hnmr(500mhz,cdcl3):δ(ppm)8.00(d,j＝8.5hz,4h),7.76(d,j＝8.5hz,4h),7.65(d,j＝8.5,4h),7.49(s,2h),7.00(d,j＝9hz,4h),3.89(s,6h)；msm/z:468.4(m+).

实施例2

称取4,4’-联苯二甲醛(ii)4.20g(20mmol)、对甲氧基苯乙腈(iii)6.03g(41mmol)和甲醇钠0.27g(5mmol)溶于30ml无水乙醇中。室温搅拌反应10h，待有大量固体颗粒析出时终止反应。然后把反应体系放入-20℃冰箱过夜静置12h，之后过滤，沉淀用甲醇淋洗(20ml×3)次，自然干燥后得到白色粉末，即目标产物(i)共8.52g，收率为91％。即为压致变色材料。

实施例3

称取4,4’-联苯二甲醛(ii)4.20g(20mmol)、对甲氧基苯乙腈(iii)5.88g(40mmol)和甲醇钠0.26g(4.8mmol)溶于40ml无水乙醇中。室温搅拌反应10h，待有大量固体颗粒析出时终止反应。然后把反应体系放入-20℃冰箱过夜静置12h，之后过滤，沉淀用甲醇淋洗(20ml×3)次，自然干燥后得到白色粉末，即目标产物(i)共8.18g，收率为87.4％。即为压致变色材料。

实施例4

称取4,4’-联苯二甲醛(ii)4.20g(20mmol)、对甲氧基苯乙腈(iii)5.88g(40mmol)和甲醇钠0.28g(5.2mmol)溶于40ml无水乙醇中。室温搅拌反应9h，待有大量固体颗粒析出时终止反应。然后把反应体系放入-20℃冰箱过夜静置12h，之后过滤，沉淀用甲醇淋洗(20ml×3)次，自然干燥后得到白色粉末，即目标产物(i)共7.89g，收率为84.3％。即为压致变色材料。

实施例5

称取4,4’-联苯二甲醛(ii)4.20g(20mmol)、对甲氧基苯乙腈(iii)5.88g(40mmol)和甲醇钠0.275g(5.1mmol)溶于35ml无水乙醇中。室温搅拌反应12h，待有大量固体颗粒析出时终止反应。然后把反应体系放入-20℃冰箱过夜静置12h，之后过滤，沉淀用甲醇淋洗(20ml×3)次，自然干燥后得到白色粉末，即目标产物(i)共8.54g，收率为91.2％。即为压致变色材料。

实施例6

称取4,4’-联苯二甲醛(ii)4.20g(20mmol)、对甲氧基苯乙腈(iii)6.03g(41mmol)和甲醇钠0.27g(5mmol)溶于40ml氯仿中。室温搅拌反应12h，待有大量固体颗粒析出时终止反应。然后把反应体系放入-20℃冰箱过夜静置12h，之后过滤，沉淀用甲醇淋洗(20ml×3)次，自然干燥后得到白色粉末，即目标产物2(i)共8.71g，收率为93.1％。即为压致变色材料。

实施例7

称取4,4’-联苯二甲醛(ii)4.20g(20mmol)、对甲氧基苯乙腈(iii)5.88g(40mmol)和甲醇钠0.27g(5mmol)溶于35ml无水乙醇中。室温搅拌反应8h，待有大量固体颗粒析出时终止反应。然后把反应体系放入-20℃冰箱过夜静置12h，之后过滤，沉淀用甲醇淋洗(20ml×3)次，自然干燥后得到白色粉末，即目标产物(i)共7.74g，收率为82.7％。即为压致变色材料。

实施例8

称取4,4’-联苯二甲醛(ii)4.20g(20mmol)、对甲氧基苯乙腈(iii)6.03g(41mmol)和甲醇钠0.281g(5.2mmol)溶于30ml氯仿中。室温搅拌反应11h，待有大量固体颗粒析出时终止反应。然后把反应体系放入-20℃冰箱过夜静置12h，之后过滤，沉淀用甲醇淋洗(20ml×3)次，自然干燥后得到白色粉末，即目标产物(i)共8.84g，收率为94.4％。即为压致变色材料。

实施例9

称取4,4’-联苯二甲醛4,4’-联苯二甲醛(原料(ii))4.20g(20mmol)、对甲氧基苯乙腈(iii)6.03g(41mmol)和乙醇钠0.281g(5.2mmol)溶于30ml无水乙醇中。室温搅拌反应11h，待有大量固体颗粒析出时终止反应。然后把反应体系放入-20℃冰箱过夜静置12h，之后过滤，沉淀用甲醇淋洗(20ml×3)次，自然干燥后得到白色粉末，即目标产物2z，2'z)-3,3'-(联苯-4,4'-二基)双(2-(4-甲氧基苯基)丙烯腈)(i)共8.01g，收率为85.5％。即为压致变色材料。

实施例10

我们利用挥发法将得到的压致变色材料培养晶体，将20mg目标产物(i)溶于样品瓶里的良性溶剂二氯甲烷中，然后向其中滴加不良性溶剂，二氯甲烷/正己烷体积比为4:1。震荡均匀后，不完全密封样品瓶，静置待良性溶剂挥发，一周内即可获得高质量晶体。分别在1atm-10gpa下做高压荧光测试分析，得到不同压力下的荧光光谱。可见其荧光波长随着压强的增大，不断红移，强度不断降低。其粉末荧光从蓝色，变为绿色，最终变为红色(如图1所示)。同时分析其在不同压力下的固态荧光光谱峰值与压力关系，光谱峰值从493nm变化到628nm，压力和荧光光谱峰值呈现很好的线性关系(如图2所示)。

上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。