專(zhuān)利名稱：濕敏變色材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種遇濕變色的新型功能材料及其制備方法。
由于濕敏變色材料具有遇濕變色的特殊功能，它實(shí)際上屬于一種新型的功能材料。工業(yè)上可作為大面積涂布測(cè)濕警告指示，它有電子測(cè)濕儀無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如可以作為水庫(kù)水位警示、防滲漏內(nèi)外墻涂料等；近年來(lái)該材料已見(jiàn)在更精細(xì)方面的應(yīng)用，如利用其變色功能便于識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于商品防偽、小孩尿布涂層、學(xué)生水寫(xiě)字帖、有機(jī)溶劑含水量定性測(cè)試紙等。
以往濕敏變色技術(shù)實(shí)際上是一種隱蓋、顯示技術(shù)，即首先在基材上印刷彩色圖案，繼而在該基材上全面積地涂上一層由低折射率白色顏料(如高嶺土)和連接料組成的白色涂料以遮蓋下面的圖案，由于該低折射率白色顏料具有在干態(tài)不透明，濕態(tài)透明的功能，籍此實(shí)施濕敏顯示技術(shù)。
但該技術(shù)存在明顯不足之處，首先，該濕敏顯示技術(shù)的實(shí)施至少需兩次以上的涂布，即圖文層和遮蓋層，為使遮蓋效果良好，涂料用量不低于25克/平方米，并為了要降低彩色圖文的鮮艷程度同時(shí)要增厚遮蓋層，這是實(shí)際應(yīng)用采取的常用措施，此舉將明顯使顯示圖文的逼真性變差而表面厚笨粗糙，同時(shí)也增加成本；其次，這種工藝技術(shù)使得圖文層與遮蓋層不可能完全重疊，因此其應(yīng)用范圍受到極大限制；再次，由于采用了遮蓋顯示工藝，顯示圖文模糊、不鮮艷等。
本發(fā)明的目的是研究一種工藝簡(jiǎn)單、制備方便、濕敏顯色效果好的濕敏變色材料及其制備方法。
本發(fā)明的濕敏變色材料，由發(fā)色劑、顯色劑、減敏劑、連接料組成。發(fā)色劑是無(wú)色染料，是近乎無(wú)色的有機(jī)化合物。當(dāng)該無(wú)色染料供出電子后即刻發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化而顯色。適合本發(fā)明的無(wú)色染料包括三苯甲烷內(nèi)酯類(lèi)、熒烷類(lèi)、酚噻嗪類(lèi)、螺環(huán)哌啶酮類(lèi)以及某些內(nèi)酰胺類(lèi)化合物。其含量為7～29％。
顯色劑是有機(jī)酚類(lèi)化合物，它是一類(lèi)無(wú)色的微酸性有機(jī)化合物，與無(wú)色染料組合時(shí)可接受電子，完成電子受授過(guò)程，使無(wú)色染料發(fā)色，因此這類(lèi)化合物是電子受體。適合本發(fā)明的有機(jī)酚類(lèi)化合物包括烷基苯酚、水楊酸酚、沒(méi)食子酸烷基酚、萘酚及磷酸酯等分子結(jié)構(gòu)中含羥基的有機(jī)化合物。其含量為12～54％。
減敏劑是水可溶性高分子化合物，在上述組份中加入減敏劑的作用是為了有條件地阻隔兩組份之間的電子傳輸過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)不同條件下的有色態(tài)或無(wú)色態(tài)。本發(fā)明的減敏劑只要具備水可溶性質(zhì)即可。如苯乙烯馬來(lái)酸酐共聚物、聚乙烯醇、聚乙胺、聚三乙醇胺等。減敏劑的用量對(duì)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)效果至關(guān)重要，合適的用量在總組成總量的16-70％。
連接料是不能被水重復(fù)溶解的水基連接料，其本身基本無(wú)色，遇濕即顯示設(shè)定顏色，并可根據(jù)基材的吸水和不吸水，表現(xiàn)出可逆或不可逆的顏色變化。當(dāng)其固化后就不再溶于水。適合本發(fā)明的水基連接料有各類(lèi)丙烯酸乳液、聚丙烯酰胺類(lèi)高分子材料等。水基連接料的含量占總組成的15～10％。
各組成具體化合物舉例如下發(fā)色劑，如3,3-二(P-二甲胺基苯基)-苯酞3,3-(P-二-二甲胺基苯基)-二乙胺基苯酞3-環(huán)己胺基-6-氯熒烷
3-二乙胺基-7-甲基熒烷結(jié)晶紫內(nèi)酯；顯色劑，如雙酚A、β-萘酚、沒(méi)食子酸十二烷基酚、P-甲氧基苯酚；減敏劑，如苯乙烯馬來(lái)酸酐共聚物、聚乙烯醇、聚三乙醇胺；連接料，如丙烯酸酯乳液、聚丙烯酰胺、羥甲基纖維素、羧甲基纖維素、甲基纖維素等。
本發(fā)明的材料制備時(shí)將發(fā)色劑和顯色劑分別與連結(jié)劑的水溶液如甲基纖維素水溶液、水混合后研磨成微米級(jí)顆粒，然后將它們與減敏劑的水溶液、增稠劑如超細(xì)氧化硅、填料如氧化淀粉水溶液在捏合機(jī)中混合均勻即可。
發(fā)色劑和顯色劑研磨成3～10μm范圍的顆粒較好。顆粒太粗，使涂布層表面光潔度受影響，在上述范圍內(nèi)加以適當(dāng)?shù)耐坎?、印刷工藝，產(chǎn)品表觀良好。將本發(fā)明產(chǎn)品涂布于吸水或非吸水性基材上烘干，或者是印刷成圖文于吸水或非吸水性基材上烘干，便可作為測(cè)濕顯示、水位警示、產(chǎn)品含水量測(cè)定、商品防偽等產(chǎn)品的濕敏材料。吸水基材變色不可逆，反之變色可逆。
本發(fā)明材料由于一次涂布即可形成濕敏變色產(chǎn)品，其用量?jī)H4～6克/平方米，大大節(jié)約了濕敏變色產(chǎn)品的成本。
本發(fā)明材料涂布或印刷于涂塑紙張或塑料薄膜，可以廣泛用于商品防偽、濕度測(cè)試紙等方面。
本發(fā)明產(chǎn)品涂布或印刷后可在70～80℃下烘干，溫度太低效率低，溫度高，易使有機(jī)化合物分解變質(zhì)，影響顯色效果。
本發(fā)明改進(jìn)傳統(tǒng)工藝技術(shù)的缺點(diǎn)，發(fā)明一種通過(guò)涂料本身遇水前后顏色變化來(lái)實(shí)現(xiàn)濕敏變色過(guò)程，這樣僅需一次性印刷圖文，其鮮艷度、圖文層厚度、表觀光潔度只與印刷工藝本身有關(guān)，不致受濕敏變色工藝的影響。本發(fā)明利用無(wú)色染料作為電子供體，有機(jī)酚化合物作電子受體，以水可溶的高分子化合物為過(guò)程變化的減敏劑，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明新型的濕敏變色材料，該材料具有濕敏變色靈敏、發(fā)色飽和、顏色可選等明顯優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明材料制備方便，工藝簡(jiǎn)單，濕敏效果良好，具有廣闊的應(yīng)用前景。
組分B的制備將18％重量的異丙基雙酚A和4.5％重量的5％甲基纖維素水溶液與適量的水混合后于砂磨機(jī)中連續(xù)研磨至顆粒大小在3微米。
將上述組分A和B加入到64％重量的10％聚乙烯醇中，并于適當(dāng)量的超細(xì)氧化硅(吸油參數(shù)為180ml/g)增稠劑及20％的氧化淀粉水溶液填料一同置于捏合機(jī)中混合均勻，即成本發(fā)明的濕敏變色涂料。
將上述所得涂料涂布于雙面涂塑的非吸水性紙張上，用量為5克/平方米，置于80℃下恒溫烘干1分鐘，得到白色的濕敏變色涂料紙。
當(dāng)用水潤(rùn)濕其表面，很快就變成黑色，當(dāng)水被晾干后又變成白色，這種顏色可重復(fù)進(jìn)行。
組分B的制備將45％重量的異丙基雙酚A和2％重量的5％甲基纖維素水溶液與適量的水混合后于砂磨機(jī)中連續(xù)研磨至顆粒大小在6微米。
將上述組分A和B加入到27％重量的10％聚乙烯醇中，并于適當(dāng)量的超細(xì)氧化硅(吸油參數(shù)為180ml/g)增稠劑及20％的氧化淀粉水溶液填料，置于捏合機(jī)中混合均勻，即成本發(fā)明的濕敏變色涂料。
將上述所得涂料用300目篩網(wǎng)版印刷在厚度為120μm的PET聚酯薄膜上，置于室溫晾干30分鐘，得到濕敏變色印字聚酯膜。
當(dāng)用水潤(rùn)濕其表面，很快就變成天蘭色，當(dāng)水被晾干后又變成白色，這種顏色可重復(fù)進(jìn)行。
權(quán)利要求
1．一種濕敏變色材料，由發(fā)色劑、顯色劑、減敏劑和連接料組成，其特征是發(fā)色劑是供電子無(wú)色染料，顯色劑是有機(jī)酚類(lèi)化合物，其與無(wú)色染料組合時(shí)可接受電子，減敏劑是可溶性高分子化合物，連接料是不能被水重復(fù)溶解的水基連接料，它們的組成是(Wt％)發(fā)色劑7～29％顯色劑12～54％減敏劑16～70％連接料1.5～10％
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕敏變色材料的制備方法，其特征是將無(wú)色染料發(fā)色劑和顯色劑分別與連結(jié)劑的水溶液、水混合研磨成微米級(jí)顆粒，然后將它們與減敏劑的水溶液、增稠劑、填料在捏合機(jī)中混合均勻即可。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕敏變色材料的制備方法，其特征是發(fā)色劑和顯色劑研磨成3-10μm顆粒。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的濕敏變色材料的制備方法，其特征是將制得的產(chǎn)品涂布于吸水或非吸水性基材上，烘干即可。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的濕敏變色材料的制備方法，其特征是將制得的產(chǎn)品涂布于基材上的用量是4～6克/平方米。
6．根據(jù)權(quán)利要求4所述的濕敏變色材料的制備方法，其特征是將制得的產(chǎn)品涂布或印刷于涂塑紙張，或塑料薄膜。
7．根據(jù)權(quán)利要求4所述的濕敏變色材料的制備方法，其特征是烘干溫度是70～80℃。
全文摘要
本發(fā)明是一種遇濕變色的功能材料及其制備方法?，F(xiàn)有濕敏變色材料是一種隱蓋、顯示技術(shù)，存在用料多，顯示效果差，應(yīng)用范圍受限制等不足。本發(fā)明用發(fā)色劑、顯色劑、減敏劑、連接料組成濕敏變色材料。發(fā)色劑是供電子無(wú)色染料，其供出電子后即變色；顯色劑受授電子，使無(wú)色染料發(fā)色；減敏劑是水溶性高分子化合物，它有條件地阻隔電子傳輸；連接料是不能被水重復(fù)溶解的水基連接料。
文檔編號(hào)C09D5/04GK1317522SQ0111283
公開(kāi)日2001年10月17日 申請(qǐng)日期2001年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月30日
發(fā)明者徐良衡, 林海霞 申請(qǐng)人:上海復(fù)旦天臣新技術(shù)有限公司