光致变色螺吡喃基智能调色织物的功能涂层制备与应用研究

本研究针对传统光致变色材料水溶性差、光疲劳性显著等问题，通过设计合成具有长烷基链的新型螺吡喃化合物(SP-Br)，优化亲水-亲油平衡(HLB)，采用丝网印刷技术开发出响应快、可逆性优异的光致变色棉织物(SP-CF)。该材料在365 nm紫外光下30秒内实现最大显色强度，经10次循环后仍保持稳定性能，为防伪印刷、信息加密等领域提供了创新解决方案。

　　

在智能材料领域，光致变色纺织品因其动态变色特性备受关注，但现有材料普遍面临水溶性差、光疲劳显著等技术瓶颈。传统螺吡喃(SP)化合物虽具有优异的可逆异构化特性，但其复杂的合成工艺和易氧化降解的缺陷严重制约了实际应用。如何通过分子设计提升材料的环境稳定性，并开发简便高效的织物功能化方法，成为推动该领域发展的关键科学问题。

江南大学的研究团队在《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》发表的研究中，创新性地将十二烷基长链引入螺吡喃骨架，成功合成新型SP-Br化合物。该设计通过调控分子亲水-亲油平衡(HLB)，显著改善了材料性能。采用三步法合成路线：首先通过2,3,3-三甲基吲哚与1,12-二溴十二烷的亲核取代反应制备中间体，继而与5-硝基水杨醛缩合获得目标产物。通过核磁共振(NMR)和质谱(MS)验证结构后，将SP-Br与溶剂型聚氨酯共混，利用丝网印刷技术在棉织物表面构建功能涂层，制得光致变色织物(SP-CF)。

研究结果部分显示：

1. 材料表征：紫外-可见光谱证实SP-Br在365 nm照射下发生从闭环(SP)到开环(MC)的可逆异构化，最大吸收峰位于550 nm，显色强度与烷基链长度呈正相关。
2. 性能测试：SP-CF在紫外激发30秒内达到最大显色强度，褪色半衰期(t_1/2)为85秒，经10次循环后吸光度仅下降7.2%，显著优于传统硝基螺吡喃(下降23%)。
3. 应用验证：该织物在防伪图案印刷中展现出优异的图案分辨率和色彩对比度，在信息加密测试中可实现三重加密层级。

讨论部分指出，长烷基链的引入不仅改善了材料与聚氨酯基质的相容性，其空间位阻效应更有效抑制了MC态的氧化副反应。与既往研究相比，该工作突破性地实现了三大创新：一是通过分子结构设计同步解决溶解性与稳定性难题；二是开发出无需微胶囊化的直接涂层工艺；三是建立完整的性能评价体系，证实材料在UV防护(UPF>50+)和机械耐久性(经50次洗涤后性能保留90%)方面的优势。

该研究为智能纺织品的开发提供了新范式，其材料设计策略可延伸至其他光响应体系，在动态伪装、生物传感等领域具有广阔应用前景。作者建议未来研究可探索SP-Br与温敏材料的协同效应，以开发多重响应智能系统。