智能型可逆热致变色木塑复合材料及其变色机制的研究

研发智能型可逆热致变色木塑复合材料，通过赋予传统木塑复合材料全新的可逆热致变色特异功能，为其在室内应用空间和户外环境创造出更贴近自然的多彩变换世界，并可赋予其全新的智能调温、节能环保特性，对木塑复合材料的拓展应用和高附加值利用具有重要意义。本项目采用MM-MD分子动力学模拟计算热致变色染料及其衍生物，为实验合成奠定理论基础和指导方向，并从市售变色剂和模拟基础上合成的变色剂中优选出适应木塑复合材料加工工艺以及不同应用环境的新型可逆热致变色材料；联合应用自治场离散变分法与原位升温光谱分析法探讨因温度变化而产生色变时变色材料中化学元素的电子状态与成键方式；利用动态流变学原理、电子显微镜、核磁共振以及光电子能谱等现代分析手段研究可逆热致变色材料与木塑复合材料之间的界面相容性、解析复合材料体系的可逆变色机理和复合效应，为量子力学与木材科学前沿研究领域的有机结合开辟新的方向，并提供重要的理论依据。

在全球气候暖化的趋势以及低碳经济的呼声下，越来越多地应用于建筑外墙体挂板的木塑复合材热功能性（即通过变色改变其对热或光的反射能力）和由此导致其对不可再生墙体材料厚度的影响以及对室内空间的舒适性方面所带来的影响则显得尤为重要。.利用量子化学计算模拟手段对结晶紫内酯在酸催化下变色过程的电子结构和垂直激发谱进行了探讨。结果表明质子亲和能与溶剂效应是影响结晶紫内酯变色过程的主要因素；.利用UV谱考察了几种常见金属离子(Ca2+, Mg2+, K+, Na+)与溴酚蓝形成的乙醇-水溶液的吸收光谱，并用最小二乘法拟合了它们的特征吸收峰强度对应不同金属离子浓度的变化曲线。结果表明该体系在437和597nm存在两个直接影响显色的特征吸收峰，并且597nm处的吸收峰强度正相关于不同金属离子对溴酚蓝的助色能力，因此可利用该特征峰来筛选优化类似体系的显色材料。.以原位聚合法合成了表面带有硅烷偶联剂的可逆热致变色结晶紫内酯微胶囊，并将该微胶囊以一定比例添加到WPC中，制备了可逆热致变色WPC。可逆热致变色WPC在加热前后颜色变化逐渐明显；当微胶囊的添加量为总质量的15%wt时，可逆热致变色WPC兼具良好的力学性能和可逆热致变色功能，和普通WPC相比，可逆热致变色WPC的界面相容性较好，力学性能优良，且具有与普通WPC相近的玻璃化转变温度，是一种高性能的功能型WPC。.项目比较并分析变色微胶囊和复合材料在不同温度下的紫外光谱数据。研究结果表明, 复合材料的颜色随着温度的升高而变浅，人的视觉能够明显察觉, 钛白粉使得竹塑表面的 L*值和 △E 增大；复合材料能够随着环境温度变化而改变太阳反射比；紫外光谱分析说明变色微胶囊具有良好的变色可逆性, 且将其加入到竹塑复合材料并不影响其变色效果, 但经100 次25℃ ~ 80℃ 循环处理之后, 变色的敏感度下降。.最后探讨了老化条件对变色复合材料的材色和力学性能的影响。研究结果表明：老化条件对复合材料各性能产生较大的影响。