June 6, 2012

STABILITY AGAINST PHOTODEGRADATION OF A PHOTOCHROMIC SPIROOXAZINE DYE EMBEDDED IN AMINO-FUNCTIONALIZED SOL-GEL HYBRID COATINGS


"Stability against photodegradation of a photochromic spirooxazine dye embedded in amino-functionalized sol-gel hybrid coatings". R. Pardo, M. Zayat, D. Levy. JOURNAL OF SOL-GEL SCIENCE AND TECHNOLOGY. In press. DOI: 10.1007/s10971-012-2801-z

A photochromic spirooxazine derivative, 1-propyl-3,3,5,6-tetramethyl-spiro[indoline- 2-30-[quinolino]oxazine], was successfully embedded in sol–gel thin silica films functionalized with different amino groups. The resulting films show high transparency and exhibit a strong blue coloration upon irradiation with UV light. The composition of the embedding matrix has an important effect on the photostability of the photochromic molecules upon exposure to sunlight, and can therefore be used to design coatings in which the dye molecules have improved durability. In this sense, the incorporation of different amino groups (–PrNH2, –PrNMe2 and –PhNH2) in the ormosil network, results in an enhanced stabilization of the photochromic dye, as compared with unfunctionalized matrices. In matrices modified with aminophenyl groups (–PhNH2), the photostability of the dye has been increased, reaching a factor of 8, due to the formation of hydrogen bonds between the amino groups and the OH groups of the pore surface, limiting the availability of these groups to undergo side reactions with the dye during irradiation that lead to its degradation. Increasing the photostability of the photochromic dye is an important issue for the long term usage of photochromic materials in outdoors applications, limited, nowadays, by their low durability when exposed to sunlight.

Un derivado fotocrómico de la spirooxacina, 1-propil-3,3,5,6-tetrametil-spiro[indolina-2-30-[quinolino]oxacina], fue introducido exitosamente en películas delgadas sol-gel de dióxido de silicio funcionalizadas con distintos grupos amino. Las películas resultantes muestran una alta transparencia y exhiben una fuerte coloración azul ante la iluminación con luz UV. La composición de la matriz tiene un efecto importante en la fotoestabilicad de las moléculas fotocrómicas cuando se exponen a la luz solar, así que pueden ser usadas para el diseño de recubrimientos en los que las moléculas de colorante tengan una mayor durabilidad. En este sentido, la incorporación de diferentes grupos amino (-PrNH2, -PrNMe2 y -PhNH2) en la red del ormosil resulta en una estabilidad incrementada de los colorantes fotocrómicos, en comparación con las matrices sin funcionalizar. En las matrices modificadas con grupos aminofenil (-PhNH2) la fotoestabilidad del colorantes se ha visto aumentada hasta un factor 8, debido a la formación de enlaces de hidrógeno entre los grupos amino y los grupos OH de la superficie de los poros, lo cual limita la disponibilidad de estos grupos para llevar a cabo reacciones con el colorante durante la iluminación, las cuales pudieran conducir a la degradación del colorante. El aumento de la fotoestabilidad de los colorantes fotocrómicos es un tema de importancia para el uso de larga duración de materiales fotocrómicos en aplicaciones al aire libre, lo cual, hasta el día de hoy, está limitado por su baja durabilidad cuando se encuentran expuestos a la luz solar.

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