感溫變色材料簡介ABriefIntroductiontoThermochromicMaterial

可逆感溫變色顏料是由電子轉(zhuǎn)移型有機(jī)化合物體系制備的。電子轉(zhuǎn)移型有機(jī)化合物是一類具有特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)色體系。在特定溫度下因電子轉(zhuǎn)移使該有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)顏色轉(zhuǎn)變。這種變色物質(zhì)不僅顏色鮮艷，而且可以實(shí)現(xiàn)從“有色===無色”和“無色===有色”狀態(tài)的顏色變化,這是重金屬復(fù)鹽絡(luò)合物型和液晶型可逆感溫變色物質(zhì)所不具備的。微膠囊化的可逆感溫變色物質(zhì)稱為可逆感溫變色顏料(,感溫粉或溫變粉)顆粒呈圓球狀，平均直徑為2~7微米（一微米等于千分之一毫米）。其內(nèi)部是變色物質(zhì)，外部是一層厚約0.2~0.5微米既不能溶解也不會(huì)融化的透明外殼，正是它保護(hù)了變色物質(zhì)免受其他化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。因此，在使用中避免破壞這層外殼是十分重要的。目前本公司生產(chǎn)的可逆感溫變色顏料在顯色狀態(tài)有以下15個(gè)基本色：因?yàn)榭赡娓袦刈兩伭显陔[色狀態(tài)時(shí)是無色的，這使得不同顏色/不同變色溫度/不同系列的變色顏料之間可以互配和拼色，從而獲得更加豐富多彩的變色效果。將基本色之間按一定比例互配，可以獲得許多過渡色無色的變色效果。補(bǔ)充說明：如選擇單一基本色的話，變色效果=在低溫時(shí)為有色狀態(tài)，當(dāng)溫度升至設(shè)定值時(shí)顏料從有色變?yōu)闊o色。它的變色溫度可根據(jù)用戶需要在-20～80℃范圍內(nèi)設(shè)定。R系列變色顏料的品種最多，色譜齊全，是最常用的變色顏料系列。其色～溫關(guān)系曲線如圖1所示：其色～溫特性與R系列正相反。在低溫時(shí)為無色狀態(tài)，當(dāng)溫度升至設(shè)定值時(shí)顏料從無色變?yōu)橛猩?。它的發(fā)色溫度區(qū)間為：60～65℃。其色～溫關(guān)系曲線如圖2所示。實(shí)際上，感溫變色顏料的變色溫度不是一個(gè)溫度點(diǎn)，而是一個(gè)溫度區(qū)間，也就是從變色開始至變色結(jié)T～T4~6(窄區(qū)間通常，我們將等速升溫過程中，變色基本完成時(shí)所對應(yīng)的溫度T定義為該感溫變色顏料的變色溫度。12、感溫變色循環(huán)次數(shù):取少許被測變色顏料，用504環(huán)氧膠調(diào)勻，在白紙上刮樣(厚度0.05-0.08毫米)室溫20℃以上靜置一10×30mm600mLT）1以上5～20T）以下不小于5℃（對于RF-65系列油墨，水溫分別定為T=35T=70℃），并保持水溫。將試樣輪流浸入二個(gè)燒杯中，完成每次循環(huán)的時(shí)間為3~4秒鐘。觀察顏色變化并記錄可逆變色循環(huán)次數(shù)（通常，熱消色系列的變色循環(huán)次數(shù)大于4000—8000次）。R更加易于分散均勻，消色時(shí)殘留色少。PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、軟聚氯乙烯（S-PVC）、AS和ABS等透明或半透明塑料的注塑、擠塑成型。也可混入不飽和聚脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)玻璃或尼龍單體內(nèi)澆鑄、模壓、固化成型。用于注塑、擠塑加工或澆鑄、模壓、固化成型時(shí),變色顏料的用量為塑料量的0.4~3.0%,通常為0.6~2.0%。變色顏料與塑料粒子要充分混和均勻（混合時(shí)可使用少量白油）。如果是普通顏料與變色顏料拼色，則普通顏料（或染料）的用量大約為變色顏料的0.5-2.5%。在大批量生產(chǎn)時(shí)可先將變色顏料加入聚乙烯蠟或聚苯乙烯蠟中制成顏料含量為10%加工溫度應(yīng)控制在200℃以下,最高不要超過230℃,A:注塑和擠出中使用變色顏料時(shí)塑料中不應(yīng)再同時(shí)使用其它填充料或普通顏料(例如：鈦白粉，碳酸鈣，硫酸鋇，碳黑等)，否則將會(huì)屏蔽變色效果。B:澆鑄、模壓、固化成型中使用變色顏料時(shí)應(yīng)先將變色顏料加入不飽和聚脂、有機(jī)玻璃或尼龍單體內(nèi)此時(shí)加入變色顏料會(huì)使大量顏料顆粒包裹在一起，難于分散均勻。另外，此時(shí)的攪拌操作也會(huì)使體系中殘留大量氣泡。C.:慎重選擇交聯(lián)劑或固化劑：大的收縮應(yīng)力，導(dǎo)致變色顏料微膠囊外殼破裂，其它化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入顏料內(nèi)部使其失去變色性能。這種情況在環(huán)氧樹脂固化厚度大于0.2毫米并且使用多胺類固化劑時(shí)經(jīng)常會(huì)發(fā)生。D:不能使用密煉機(jī)、捏和機(jī)、高速分散機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)等高剪切設(shè)備進(jìn)行塑料粒子與變色顏料的預(yù)混合。這些設(shè)備會(huì)嚴(yán)重破壞變色顏料表面的保護(hù)層，使其失去變色性能。另外，在制備色母料時(shí)應(yīng)避免變色顏料經(jīng)受反復(fù)的擠出造粒操作。E:在PVC樹脂的配方中應(yīng)避免使用含磷的穩(wěn)定劑和增塑劑，否則會(huì)使變色注塑制品在消色狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生調(diào)墨油中樹脂。由于變色油墨的選擇對熱敏變色油墨的色濃度和表面光澤有著十分重要的影響，這一影響對黑色墨更加顯著中顏料的含量遠(yuǎn)高于普通油墨，如果用普通油墨的樹脂調(diào)制變色油墨會(huì)導(dǎo)致油墨因黏度過高而無法使用。因此，調(diào)墨時(shí)只能減少樹脂用量而增加溶劑的用量，以使油墨黏度降低。這樣所導(dǎo)致的后果就是：當(dāng)印品的墨層干燥后，由于樹脂含量很少，不足以填平顏料之間的空隙，使得墨層表面凹凸不平?jīng)]有光澤，從而對光線形成漫反射。所以墨層表觀色濃度低而灰度高。對于黑墨來說，顯得灰而不黑。（如果將此印品表面再罩印一層透明光油，可以明顯感覺黑度提高）因此，熱熱消色系列（R系列）變色顏料常用于印刷“遮蓋—顯示”類圖案，要求印品表面的變色墨層在發(fā)色時(shí)完全遮蓋下層圖案，在達(dá)到消色溫度后要盡量透明，使下層圖案清晰顯示。在這類用途中，如果樹脂選擇不當(dāng)，遮蓋墨層消色后會(huì)產(chǎn)生“白霧”，使下層圖案顯示不清楚。其基本原因是所選用的樹脂與變色顏料微膠囊壁材料的光學(xué)折射率不一致所造成的。無數(shù)微膠囊分散在墨層中形成了大量的光學(xué)折射界面，就象將一塊透明玻璃粉碎后形成的白色不透明現(xiàn)象一樣。適當(dāng)選擇樹脂可以在很大程度上減少變色墨層內(nèi)的這種折射現(xiàn)象，使得消色后的墨層更加透明。一般來說，使用醇酸樹脂和丙烯酸樹脂的透明度較好，而使用聚酰胺樹脂和硝化纖維素的透明度最差。2-1、溶劑的光折射率對變色油墨(涂料)色濃度的影響：變色顏料微膠囊材料的光學(xué)折射率大約在1.50—1.54之間,當(dāng)溶劑的光折射率與之相同或相近時(shí)油墨的色濃度較高,(其光學(xué)折射率分別是1.4961.493和1.540)。反之,當(dāng)二者的光折射率相差較大時(shí),(1.386),異丙醇(1.377),丙酮(1.359),乙酸乙酯(1.372),乙酸丁酯(1.394),乙二醇乙醚(1.392)。但是，溶劑對變色油墨色濃度的影響是暫時(shí)的。印刷完成后，隨著墨層中溶劑的揮發(fā)，這種影響將逐漸消失。熱敏變色顏料對不同溶劑的耐受性各不相同,在有些溶劑中浸泡6些溶劑可以在幾小時(shí)至幾周內(nèi)侵蝕微膠囊表層并滲入其內(nèi)部，使顏料的變色性能褪化甚至完全消失。3個(gè)碳原子以下的溶劑對變色顏料的侵蝕破壞性較大，含有6個(gè)碳原子以上的溶劑對顏料的影響很小。另外，在較高的溫度下溶劑的侵蝕作用會(huì)更加明顯。以下是在20℃溫度時(shí)熱敏變色顏料浸泡于不同溶劑中至變色性能褪化所需的大致時(shí)間。由于不同顏色及不同批號產(chǎn)品的耐溶劑性也不盡相同，具體數(shù)據(jù)以實(shí)測為準(zhǔn)。以下數(shù)據(jù)僅供參考。DMF丙酮正丙醇異丙醇乙酸乙丁酮乙二醇乙酸丁二乙醚5小時(shí)內(nèi)2天以內(nèi)2天以內(nèi)10~60天20~90天1~6個(gè)月2~5個(gè)月3~6個(gè)月3~10個(gè)3~10個(gè)甲苯環(huán)己酮苯甲醇汽油礦油松節(jié)油增塑劑二甲苯環(huán)己烷36個(gè)月12個(gè)月12個(gè)月12個(gè)月12個(gè)月12個(gè)月12個(gè)月12個(gè)月12個(gè)月12個(gè)月以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上基于上述原因,在調(diào)配油墨和和涂料時(shí)應(yīng)采取以下措施：---盡量少用或不用C4以下醇類溶劑，而以其他溶劑代之。例如,可以使用環(huán)己酮代替丙醇。---在必須使用丙醇等溶劑時(shí)，油墨(涂料)應(yīng)隨用隨配，避免存放。(涂料)組分配好，印刷前加入規(guī)定量的變色顏料，攪拌均勻后即可加入墨斗中開始印刷。也可以將除丙醇、異丙醇等之外的油墨成分配好(包括變色顏料)，臨使用前再加入規(guī)定量的上述溶劑，攪拌均勻后開始印刷。注意一次配墨量不要太多，隨用隨配，不要存放。/變色顏料性能的成分。即使其中有害成分含量極少，也會(huì)造成嚴(yán)重影響?？赡娓袦刈兩伭媳旧硎且粋€(gè)不穩(wěn)定體系（穩(wěn)定就難于變化），所以其耐光,耐熱,耐老化等性能遠(yuǎn)不及普通顏料,在使用中應(yīng)加以注意。感溫變色顏料的耐光性較差，在強(qiáng)烈陽光下暴曬下會(huì)很快褪色失效，因此其只適合在室內(nèi)使用。應(yīng)避免強(qiáng)烈陽光和紫外燈光的照射，這樣有利于延長變色顏料的使用壽命。感溫變色顏料在短時(shí)間內(nèi)可耐230℃高溫（10分鐘左右），可應(yīng)用于注塑和高溫固化。但變色顏料在發(fā)色狀態(tài)和消色狀態(tài)時(shí)的熱穩(wěn)定性不同，前者的穩(wěn)定性高于后者。另外當(dāng)溫度高于80℃時(shí)，構(gòu)成變色體系的有機(jī)物也會(huì)開始降解。因此變色顏料應(yīng)避免長期在高于75℃溫度下工作。八、感溫變色顏料的保存:本產(chǎn)品應(yīng)置于陰涼、干燥和全避光條件下保存。由于變色顏料在發(fā)色狀態(tài)時(shí)的穩(wěn)定性高于消色態(tài)，所以，變色溫度較低的品種應(yīng)放在冷柜中保存。在上述條件下，絕大多數(shù)品種的變色顏料在儲(chǔ)存5年后其性能沒有明顯退化。本公司銷售的全部變色顏料都不含汞，鉛，鉻等有毒重金屬成分，對人體皮膚也無毒無刺激性。但由于其顆粒十分細(xì)小，在空氣中形成粉塵后，很容易由呼吸道進(jìn)入人體肺部沉積或進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)，造成不良后