CN102565054A - 遇湿快速变色材料及其制备和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种遇湿快速变色材料及其制备方法和用途,该材料中快速吸湿材料是多孔二氧化硅粉,显色材料是离子化合物结晶水合物,调节材料是颗粒大小不超过100纳米的二氧化钛粉,离子化合物结晶水合物以分子状态填充于多孔二氧化硅粉的孔中,填充有离子化合物结晶水合物的多孔二氧化硅粉与二氧化钛粉按75∶25-95∶5质量比混合。该材料在干燥状态情况下显示蓝色,吸收空气中的水分子后渐变成白色,其变色持续的时间根据空气湿度而定,变色持续时间为10秒~5分钟。这种遇湿快速变色材料特别适用于制备变色涂料或变色纸,或者用于制备防伪标志,或者用于对密闭容器内干燥情况的监视。

Description

遇湿快速变色材料及其制备和用途
技术领域:
本发明涉及一种变色材料,特别是一种遇湿快速变色材料及其制备和用途。
背景技术
湿敏变色材料是变色材料的研究和应用领域的重要内容。目前,湿敏变色材料的感湿有对液态水的,也有对空气中的水汽的。现在虽然发展了一些湿敏材料,但就作用原理和应用情况都还存在一些不足,例如。很多变色材料含有对人体有害的有机物,另外就是现有的湿敏变色材料的变色速度要么太快,要么过慢,这对于通过变色材料的变色来检测空气湿度变化是很困难的。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足,并提供一种特别适用于防伪或密闭容器内干燥情况监视的遇湿快速变色材料。这种遇湿快速变色材料的所有组成部分都是无机材料,变色速度可以根据空气湿度而定,变色持续时间能人为主动控制。
实现本发明目的所采用的技术方案为:该遇湿快速变色材料由快速吸湿材料、显色材料、调节材料三部分构成,快速吸湿材料是多孔二氧化硅粉,显色材料是离子化合物结晶水合物,调节材料是不超过100纳米的二氧化钛粉,离子化合物结晶水合物以分子状态填充于多孔二氧化硅粉的孔中,填充有离子化合物结晶水合物的多孔二氧化硅粉与二氧化钛粉按75∶25-95∶5质量比混合。
其中,所述多孔二氧化硅粉是尺度在20-80微米间的粉末,且粉末颗粒中布满孔径不超过10纳米的孔。所述显色材料是氯化物结晶水合物,且氯化物结晶水合物以分子状态填充于快速吸湿材料的纳米孔中,氯化物结晶水合物为钴或镍离子氯化物结晶水合物。
该遇湿快速变色材料在干燥状态情况下显示蓝色,吸收空气中的水分子后渐变成白色,其变色持续的时间根据空气湿度而定,变色持续时间为10秒~5分钟。
这种遇湿快速变色材料的制备方法如下:
(1)在制备二氧化硅粉末颗粒过程中添加造孔剂,经烧结制成初级多孔二氧化硅粉,然后将初级多孔二氧化硅粉用球磨机进行球磨,再用不同目数的筛进行分筛得到平均尺度在20-80微米间的多孔二氧化硅粉;
(2)将制得的干燥分散的多孔二氧化硅粉浸入浓度为200-300毫克/升离子化合物结晶水合物溶液中,然后加压至1-1.5MPa并不断搅拌;
(3)添加尺度不超过100纳米的二氧化钛粉,并混合均匀,即制得遇湿快速变色材料。
本发明提供的遇湿快速变色材料特别适用于制备变色涂料或变色纸,或者用于制备防伪标志,或者用于对密闭容器内干燥情况的监视。
由上述技术方案可知,本发明提供的遇湿快速变色材料中的吸湿材料是尺度在20-80微米间的粉末多孔二氧化硅粉,起显色作用的氯化物结晶水合物填充于多孔二氧化硅粉的孔中。为控制吸湿变色快慢及最后颜色,本发明选择了具有很好吸水特性且自身能保持接近白纸颜色的二氧化钛作为调节材料按比例添加到主体材料中。可见该遇湿快速变色材料的所有组成部分都是对人体无害的无机材料。通过改变调节材料二氧化钛的量又可以使这种遇湿快速变色材料的变色速度、变色持续时间能人为主动控制。本发明的遇湿快速变色材料变色前后的颜色特征是:在干燥状态下材料显示蓝色,当吸收空气中一定量的水分子后变色,最后变成接近白纸颜色。
具体实施方式
实施例1
在制备二氧化硅粉末颗粒过程中添加造孔剂,经烧结制成初级多孔二氧化硅粉,粉末颗粒中布满孔径不超过10纳米的孔,然后将初级多孔二氧化硅粉用球磨机进行时间长短不同的球磨,再用不同目数的筛进行分筛得到平均尺度在20-80微米间的多孔二氧化硅粉。然后将制备出的干燥分散的多孔二氧化硅粉末颗粒浸入到质量体积比浓度为200-300毫克/升的钴或镍离子氯化物结晶水合物溶液中,然后加压至1-1.5MPa,不断搅拌80-100分钟制得填充有分子状态的钴或镍离子氯化物结晶水合物的多孔二氧化硅粉。最后按填充有分子状态的钴或镍离子氯化物结晶水合物的多孔二氧化硅粉∶纳米二氧化钛粉的质量比为75∶25-95∶5的比例,将所制得的填充有分子状态的钴或镍离子氯化物结晶水合物的多孔二氧化硅粉与纳米二氧化钛粉均匀混合,干燥后即制备出具有各种变色效果的遇湿快速变色材料。
实施例2
将8.0克实施例1中制备的填充有钴或镍离子氯化物结晶水合物的多孔二氧化硅粉与2.0克纳米二氧化钛粉均匀混合,加热干燥成浅蓝色后得遇湿快速变色材料,并将刚制得的遇湿快速变色材料放置于一干燥(湿度为0%)密闭容器内,保持密闭时材料始终处于浅蓝色。从密闭容器内取少量浅蓝色变色材料放置于湿度为80%空气中,检测发现经10秒逐渐变为接近白纸的颜色;从密闭容器内取少量浅蓝色变色材料放置于湿度为50%空气中,检测发现经约40秒才能变为接近白纸的颜色;从密闭容器内取少量浅蓝色变色材料放置于湿度为20%空气中,检测发现经约100秒才能变为接近白纸的颜色。当密闭容器中进入湿度为80%空气后,检测发现密闭容器内的浅蓝色变色材料经10秒逐渐变为接近白纸的颜色。说明本发明提供的遇湿快速变色材料可用于对密闭容器内干燥情况的监视。
实施例3
将9.5克实施例1中制备的填充有钴或镍离子氯化物结晶水合物的多孔二氧化硅粉与0.5克纳米二氧化钛粉均匀混合制得的遇湿快速变色材料首先加热干燥使之成蓝色,并将刚制得的遇湿快速变色材料放置于一干燥(湿度为0%)密闭容器内,保持密闭时材料始终处于蓝色。从密闭容器内取少量蓝色变色材料放置于湿度为80%空气中,检测发现经30秒逐渐变为接近白纸的颜色;从密闭容器内取少量浅蓝色变色材料放置于湿度为50%空气中,检测发现经约90秒才能变为接近白纸的颜色;从密闭容器内取少量浅蓝色变色材料放置于湿度为20%空气中,检测发现经约240秒才能变为接近白纸的颜色。
实施例4
将9.0克实施例1中制备的填充有钴或镍离子氯化物结晶水合物的多孔二氧化硅粉与1.0克纳米二氧化钛粉均匀混合,加热干燥成浅蓝色后得制得的遇湿快速变色材料采用适当方法添加到纸中可使该种纸成为遇湿变色纸,或者添加到树脂等介质中则可制作出湿敏变色涂料。实验发现,这些纸或涂料在充分干燥时呈现蓝颜色,但将把它们放到湿度大于40%的空气中,会在30至240秒内逐渐变为接近白纸的颜色。
实施例5
将浅蓝色的遇湿快速变色材料采用适当方法添加到防伪标志中封闭,当防伪标志被破坏使浅蓝色的遇湿快速变色材料接触空气后,浅蓝色的遇湿快速变色材料会很快变为接近白纸的颜色,起到防伪作用。

Claims (9)

1.一种遇湿快速变色材料,由快速吸湿材料、显色材料、调节材料三部分构成,其特征是:快速吸湿材料是多孔二氧化硅粉,显色材料是离子化合物结晶水合物,调节材料是颗粒不超过100纳米的二氧化钛粉,离子化合物结晶水合物以分子状态填充于多孔二氧化硅粉的孔中,填充有离子化合物结晶水合物的多孔二氧化硅粉与二氧化钛粉按75∶25-95∶5质量比混合。
2.如权利要求1所述的遇湿快速变色材料,其特征是:所述多孔二氧化硅粉是尺度在20-80微米间的粉末,且粉末颗粒中布满孔径不超过10纳米的孔。
3.如权利要求2所述的遇湿快速变色材料,其特征是:所述离子化合物结晶水合物是氯化物结晶水合物,且氯化物结晶水合物以分子状态填充于快速吸湿材料的纳米孔中。
4.如权利要求1所述遇湿快速变色材料,其特征是:氯化物结晶水合物是钴或镍离子氯化物结晶水合物。
5.如权利要求1所述的遇湿快速变色材料,其特征是:在干燥状态情况下材料显示蓝色,吸收空气中的水分子后渐变成白色,其变色持续的时间根据空气湿度而定,变色持续时间为10秒~5分钟。
6.如权利要求1所述遇湿快速变色材料的制备方法,其特征是采用如下步骤:(1)在制备二氧化硅粉末颗粒过程中添加造孔剂,经烧结制成粉末颗粒中布满孔径不超过10纳米的孔的初级多孔二氧化硅粉,然后将初级多孔二氧化硅粉用球磨机进行球磨,再用不同目数的筛进行分筛得到平均尺度在20-80微米间的多孔二氧化硅粉;
(2)将制得的干燥分散的多孔二氧化硅粉浸入质量体积比浓度为200-300毫克/升的离子化合物结晶水合物溶液中,然后加压至1-1.5MPa并不断搅拌;
(3)添加尺度不超过100纳米的二氧化钛粉,并混合均匀,即制得遇湿快速变色材料。
7.如权利要求6所述遇湿快速变色材料的制备方法,其特征是:多孔二氧化硅粉粉末颗粒中布满孔径不超过10纳米的孔。
8.如权利要求6所述遇湿快速变色材料的制备方法,其特征是:所述离子化合物结晶水合物是钴或镍离子氯化物结晶水合物。
9.如权利要求1所述的遇湿快速变色材料用于制备变色涂料或变色纸,或者用于制备防伪标志,或者用于对密闭容器内干燥情况的监视。
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