[发明专利]一种光致变色纳米复合微球及其应用

权利要求书

1.一种光致变色纳米复合微球，其特征在于，该光致变色复合微球为三层复合核壳结构，其内核为硫化锌介孔纳米微球，中间层为螺吡喃类化合物构成的光致变色层，外壳为聚氨酯；该复合微球的外径为50-350nm，其中，硫化锌介孔纳米微球的直径为30～250nm，中间层的厚度为5～25nm，外壳的厚度为5～25nm。

2.如权利要求1所述的光致变色纳米复合微球，其特征在于，所述硫化锌介孔纳米微球是由硫化锌纳米晶粒组成的单分散硫化锌介孔纳米球，所述中间层是由螺吡喃类化合物纳米颗粒均匀分散在该硫化锌介孔纳米球的表面或缝隙，形成纳米复合介孔结构。

3.如权利要求1或2所述的光致变色纳米复合微球，其特征在于，所述螺吡喃类化合物选自式(I)、式(II)或式(III)化合物：

其中R＝C₁₆H₃₃

其中R＝C₁₆H₃₃

4.如权利要求1所述的光致变色纳米复合微球，其特征在于，所述聚氨酯是由含有二个或二个以上的异氰酸酯基团的异氰酸酯单体化合物与醇类化合物聚合而成。

5.如权利要求4所述的光致变色纳米复合微球，其特征在于，所述异氰酸酯单体化合物选自：甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、1.6-已二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-1.5-二异氰酸酯、甲基环已基二异氰酸酯、二环已基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种；

所述醇类化合物为正丁醇、聚四氢呋喃醚二醇、季戊四醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷中的至少一种。

6.如权利要求1-5中任一项所述的光致变色纳米复合微球，其特征在于，所述光致变色纳米复合微球是采用如下方法制备的：

a.制备螺吡喃包覆硫化锌纳米球：

向乙二醇中加入硝酸锌，搅拌均匀后加入硫粉，升温到140-160℃反应20-24小时；冷却至40-60℃，滴加巯基乙醇稳定剂并搅拌；加入螺吡喃类化合物，激烈搅拌20-40分钟，冷却至室温，反应液逐渐分层沉淀，过滤收集沉淀，洗涤，干燥，得到螺吡喃包覆硫化锌介孔纳米球；其中，硝酸锌、硫粉、巯基乙醇与乙二醇四者质量比为(0.3-0.6)∶(0.1-0.2)∶(4-7)∶(90-110)，硝酸锌与螺吡喃化合物质量比为1∶(0.5-1)；

b.制备聚氨酯/螺吡喃/硫化锌纳米复合微球：

将步骤a制备的螺吡喃包覆硫化锌介孔纳米球、异氰酸酯单体化合物加入到溶剂中，搅拌均匀后，依次加入醇类化合物和分散剂；其中螺吡喃包覆硫化锌介孔纳米球、异氰酸酯单体化合物、醇类化合物、分散剂与溶剂质量比为：(0.5-1.2)∶(0.5-1.2)∶(0.5-0.9)∶(1.2-2.2)∶100；温度保持在15-25℃，搅拌下预聚反应45-60min，得到预聚物溶液；将扩链剂、催化剂添加到预聚物溶液中，扩链剂、催化剂和异氰酸酯单体化合物三者质量比为(6-15)∶(0.1-0.3)∶(9-11)，加热至45-90℃搅拌下进行聚合扩链反应10-15min，生成聚氨酯包覆物沉淀，将沉淀过滤、洗涤，干燥，得到聚氨酯/螺吡喃/硫化锌三层复合核壳结构光致变色纳米复合微球。

7.如权利要求6所述的光致变色纳米复合微球，其特征在于，所述溶剂为三氯甲烷、丙酮、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、石油醚中的至少一种，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。

8.如权利要求6所述的光致变色纳米复合微球，其特征在于，所述醇类化合物为正丁醇和聚四氢呋喃醚二醇的混合物，其中正丁醇、聚四氢呋喃醚二醇两者质量比为(1-3)∶(9-11)。

9.如权利要求7所述的光致变色纳米复合微球，其特征在于，所述分散剂为吐温20、吐温80、司盘20、司盘60、司盘80中的至少一种；

所述扩链剂为乙二醇、丙二醇、乙二胺、丙二胺、二乙胺中的至少一种。