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本发明涉及一种力致变色聚氨酯弹性体材料、其制备方法和应用,属于机械化学传导材料技术领域。本发明提供的力致变色聚氨酯弹性体材料,含有特定结构的重复单元。经测试,本发明的力致变色聚氨酯弹性体材料受力后颜色从无色变为红色,室温条件静置15分钟后,聚氨酯的颜色会恢复到受力前的无色状态,且重复5次变色性能没有明显下降。同时该材料具有较好的抗干扰性能,紫外线、温度等刺激均不能影响其变色性能

(1)采用相同的材料，采用不同工艺步骤所合成的聚氨酯弹性体材料的变色性能存在显著差异。由此，可简单调整工艺步骤制备不同使用需求的聚氨酯弹性体产品，从而满足多样化的使用需求。

(2)基于对罗丹明进行不同程度的分子设计和修饰得到的不同分子结构的羟基罗丹明类分子所合成的聚氨酯弹性体材料的变色性能存在显著差异。由此，可选择或制备合成不同分子结构的羟基罗丹明类分子，并进一步合成得到新型聚氨酯弹性体材料，进而满足多样化的使用需求。

(3)本发明的力致变色聚氨酯弹性体材料通过拉伸测试，在保证材料不断裂的前提下，其应变高达1800％，释放应力恢复到初始长度，说明其具有优异的抗张强度及回弹性。

力致变色材料是指在受到外界力的作用时，材料的光学性质可以发生改变的功能性材料。力致变色材料受到外力时，材料的颜色发生变化可直观的指示受力大小、受力面积以及受力位置等信息。该类材料在无损探伤、装饰、智能服装以及体育等方面具有广阔的应用前景。因此制备高性能的力致变色聚合物具有重要的意义。力致变色功能的实现通常依赖小分子力致变色基团，常见的力改变分子颜色有两种途径，一种是外力改变分子的化学结构，即化合物在力的作用下发生化学反应，如罗丹明类的化合物；一种是外力改变了分子的聚集状态，即在外力作用下分子的堆砌方式，分子间相互作用力或分子构象发生了改变，如四苯乙烯类的化合物。

现有技术中的基于罗丹明基团的力致变色材料存在力学性能较差，无法直接应用于智能服装等对材料的柔性有较高要求的产品中。通过将力致变色材料与柔性基材复合可以得到力致变色聚氨酯弹性体材料，但是不同的复合手段可能会对力致变色聚氨酯弹性体材料的力学性能和力致变色性能带来不可预期的影响。现有技术中关于罗丹明基团的力致变色材料与柔性基材复合的功能材料的研究还比较少。

本发明在机械化学传导材料技术领域有着广泛的应用前景

发明人：孙昌 陆宝泉 王树根 郝晨淇 王令 夏维宣 王骞奕 黄清欣

江南大学是教育部直属、国家“211工程”重点建设高校和“双一流”建设高校。学校具有悠久的办学历史、厚重的文化积淀，源起1902年创建的三江师范学堂，历经国立中央大学、南京大学等发展时期；1958年南京工学院食品工业系整建制东迁无锡独立建校，成立无锡轻工业学院；1962年无锡纺织工学院并入无锡轻工业学院；1995年更名为无锡轻工大学；2001年无锡轻工大学、江南学院、无锡教育学院合并组建江南大学；2003年东华大学无锡校区并入江南大学。

(1)本发明提出并利用羟基罗丹明类分子具有机械力响应变色的性质，将其作为功能单体参与到新型聚氨酯的聚合反应中，成功制备得到了高弹性、高强度、高透明度的新型力致变色聚氨酯弹性体材料。

(2)本发明提供了一种以罗丹明衍生物为变色单元的拉伸变色聚氨酯弹性体材料，该聚氨酯弹性体对机械力响应灵敏，其变色程度与所施加的应力成正比，应力越大，变色越明显。

(3)本发明的力致变色聚氨酯弹性体材料具备优异的力学性能和力致变色性能，一方面取决于所优选的羟基罗丹明类分子本身对机械力的敏感特性，另一方面，也归功于本发明新提出的力致变色聚氨酯弹性体材料的制备方法。

(4)本发明提供的力致变色聚氨酯弹性体材料的颜色变化是快速和可逆的，恢复性优良且可重复使用。具体地，该材料受力后颜色从无色变为红色，室温条件静置15min后，聚氨酯的颜色会恢复到受力前的无色状态，且重复5次变色性能没有明显下降。聚氨酯材料具有较低的玻璃化转变温度以及高的弹性，同时容易和织物结合。这些使得该材料可应用于智能服装、应变传感器和变色装饰产品中。

(5)本发明提供的力致变色聚氨酯弹性体材料具有较好的抗干扰性能，紫外线、温度等刺激均不能影响其变色性能。

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