CN103333582A - 一种低温有机不可逆热致变色涂料、制备方法及其应用 - Google Patents

一种低温有机不可逆热致变色涂料、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温有机不可逆热致变色涂料及其制备方法，以重量份数计，所述涂料由以下组分组成：水性环氧树脂70～85；有机可逆热致变色材料10～30；硅烷偶联剂2.5～3.5；滑石粉5.8～6.5；分散剂0.8～1；防沉淀剂0.3～0.6；消泡剂0.5～0.7；其中，所述有机可逆热致变色材料由结晶紫内酯和双酚A在脂肪醇中反应制得。本发明通过改性有机可逆热致变色材料，使低温有机可逆热致变色材料转变为低温不可逆热致变色材料，特别适合应用于自动划线、自动打印等领域中。

Description

一种低温有机不可逆热致变色涂料、制备方法及其应用
技术领域
本发明属于涂料领域，特别是一种低温有机不可逆热致变色涂料、制备方法及其应用。
背景技术
低温可逆有机变色材料在工业上得到广泛的应用，经研究发现：有机类热致变色材料由发色剂、显色剂和溶剂性化合物三部分组成，其中隐色剂作电子给予体，决定变色体系的颜色，显色剂作电子接受体，决定变色体系颜色深浅，二者发生热反应形成蓝色染料，冷却后又分解出原来的无色结晶紫内酯，其电子的授受随温度呈可逆变化，溶剂性化合物决定体系的变色温度。例如：双酚A/结晶紫内酯变色材料体系，其变色基本原理是与分子结构重排有关，其中隐色剂结晶紫内酯分子结构为：
Figure BDA00003463572100011
有机热致变色材料双酚A/结晶紫内酯/脂肪醇体系由于得失电子，导致结晶紫内酯分子结构发生变化，从而颜色发生变化。当温度较高时双酚A溶解于脂肪醇中，由于溶剂化作用，双酚A分子不与结晶紫内酯相接触，没有化学键的生成，物质的结构没有发生变化，体系为白色。降低温度，双酚A在脂肪醇中的溶解度降低，双酚A晶体析出，析出的双酚A分子与结晶紫内酯相互接触。从结晶紫内酯的结构可知，其中心碳原子具有一定的亲电子性，双酚A的羟基进攻结晶紫内酯的中心碳原子，使内酯环断裂，最后生成一个在中心碳原子的邻位具有羧基的三芳碳鎓类物质，该物质发生重排，正好形成了一个单双键交替的共扼体系，由于反键轨道的出现，吸收带将位于长波区，根据减色原理其呈蓝色。其变色原理如下图所示：
Figure BDA00003463572100021
当温度升高时，脂肪醇处于熔融状态，双酚A在脂肪醇中的溶解度增大，双酚A在溶剂化作用下进入脂肪醇中脱离三芳碳鎓的接触，三芳碳鎓可逆地转变成为内酯型结构，体系恢复为白色。
然而，上述可逆变色材料在使用中受到了一定的限制，尤其在一些要求不可逆变色的场合，例如：自动划线，自动打印。这些特殊情况要求材料不可逆变色，而现在使用的不可逆变色材料都是高温无机物。因此提供低温不可逆变色材料很有意义。
发明内容
发明目的：本发明的一个目的是提供一种不可逆热致变色涂料，以解决上述问题。本发明进一步的目的是提供上述不可逆热致变色涂料的制备方法及其应用。
技术方案：一种低温有机不可逆热致变色涂料，以重量份数计，它由以下组分组成：
Figure BDA00003463572100022
其中，所述有机可逆热致变色材料由结晶紫内酯和双酚A在脂肪醇中反应制得。
优选地，所述硅烷偶联剂为KH-560，所述分散剂为LD-402，所述防沉淀剂为气相SiO2，所述消泡剂为BYK-057。
优选地，所述脂肪醇为十四醇至十八醇，更优选为十六醇。
上述低温有机不可逆热致变色涂料的制备方法，包括以下步骤：
（3）将滑石粉和有机可逆热致变色材料在高速分散机中分散，得组分A；
（4）向组分A中加入水性环氧树脂，并加入硅烷偶联剂、分散剂、防沉淀剂和消泡剂，高速搅拌混合，取出涂料混合液，在研磨机中磨细，过滤其中的不溶性固体杂质，得到变色涂料。
上述低温有机不可逆热致变色涂料在自动划线、自动打印中的应用。
有益效果：本发明采用硅烷偶联剂等助剂改性有机可逆热致变色材料，使低温有机可逆热致变色材料转变为低温不可逆热致变色材料。本发明的涂料特别适合应用于自动划线、自动打印等领域中。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
本低温有机不可逆热致变色涂料按如下组分配比制备而成：
Figure BDA00003463572100032
本低温有机不可逆热致变色涂料的制备方法为：
（1）将滑石粉和有机可逆热致变色材料在高速分散机中分散，得组分A；
（2）向步骤（1）所得组分A中加入一定量水性环氧树脂中，并加入改性剂KH-560以及其它助剂，高速进行搅拌混合，取出涂料混合液，在研磨机中磨细，用100目细筛过滤去其中的不溶性固体杂质得到变色涂料。
（3）将所得变色涂料涂覆于预先处理的马口铁片上，测试涂层的变色性能及涂层基本性能。
实施例1性能测定结果如下表：
Figure BDA00003463572100041
实施例2：
本低温有机不可逆热致变色涂料按如下组分配比制备而成：
Figure BDA00003463572100042
Figure BDA00003463572100051
本低温有机不可逆热致变色涂料的制备方法为：
（1）将滑石粉和有机可逆热致变色材料在高速分散机中分散，得组分A；
（2）向步骤（1）所得组分A中加入一定量水性环氧树脂中，并加入改性剂以及其它助剂，高速进行搅拌混合，取出涂料混合液，在研磨机中磨细，用100目细筛过滤去其中的不溶性固体杂质得到变色涂料。
（3）将所得变色涂料涂覆于预先处理的马口铁片上，测试涂层的变色性能及涂层基本性能。
实施例2性能测定结果如下表：
Figure BDA00003463572100052
实施例3：
本低温有机不可逆热致变色涂料按如下组分配比制备而成：
Figure BDA00003463572100061
本低温有机不可逆热致变色涂料的制备方法为：
（1）将滑石粉和变色材料在高速分散机中分散，得组分A；
（2）向步骤（1）所得组分A中加入一定量水性环氧树脂中，并加入改性剂以及其它助剂，高速进行搅拌混合，取出涂料混合液，在研磨机中磨细，用100目细筛过滤去其中的不溶性固体杂质得到变色涂料。
（3）将所得变色涂料涂覆于预先处理的马口铁片上，测试涂层的变色性能及涂层基本性能。
实施例3性能测定结果如下表：
Figure BDA00003463572100062
实施例4：
本低温有机不可逆热致变色涂料按如下组分配比制备而成：
Figure BDA00003463572100071
本低温有机不可逆热致变色涂料的制备方法为：
（1）将滑石粉和变色材料在高速分散机中分散，得组分A；
（2）向步骤（1）所得组分A中加入一定量水性环氧树脂中，并加入改性剂以及其它助剂，高速进行搅拌混合，取出涂料混合液，在研磨机中磨细，用100目细筛过滤去其中的不溶性固体杂质得到变色涂料。
（3）将所得变色涂料涂覆于预先处理的马口铁片上，测试涂层的变色性能及涂层基本性能。
实施例4性能测定结果如下表：
Figure BDA00003463572100072
Figure BDA00003463572100081
实施例5：
本低温有机不可逆热致变色涂料按如下组分配比制备而成：
Figure BDA00003463572100082
本低温有机不可逆热致变色涂料的制备方法为：
（1）将滑石粉和变色材料在高速分散机中分散，得组分A；
（2）向步骤（1）所得组分A中加入一定量水性环氧树脂中，并加入改性剂以及其它助剂，高速进行搅拌混合，取出涂料混合液，在研磨机中磨细，用100目细筛过滤去其中的不溶性固体杂质得到变色涂料。
（3）将所得变色涂料涂覆于预先处理的马口铁片上，测试涂层的变色性能及涂层基本性能。
实施例5性能测定结果如下表：
Figure BDA00003463572100083
Figure BDA00003463572100091
实施例6：
本低温有机不可逆热致变色涂料按如下组分配比制备而成：
Figure BDA00003463572100092
本低温有机不可逆热致变色涂料的制备方法为：
（1）将滑石粉和变色材料在高速分散机中分散，得组分A；
（2）向步骤（1）所得组分A中加入一定量水性环氧树脂中，并加入改性剂以及其它助剂，高速进行搅拌混合，取出涂料混合液，在研磨机中磨细，用100目细筛过滤去其中的不溶性固体杂质得到变色涂料。
（3）将所得变色涂料涂覆于预先处理的马口铁片上，测试涂层的变色性能及涂层基本性能。
实施例6性能测定结果如下表：
Figure BDA00003463572100101
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等同的置换方式（包括将KH560（γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷）等同替换为KH550，KH570，KH792，DL602，DL171中的一种或几种；将气相SiO2等同替换为有机膨润土、氢化蓖麻油衍生物、聚烯烃蜡、改性氢化蓖麻油、聚酰胺蜡系列、P200X等等；将LD402等同替换为HT-5000，HT-5020，HT-5040，HT-5050，HT130等；将消泡剂BYK-057等同替换为HT-606，BYK-052、053、054、055、051等。），上述等同替换都包含在本发明的保护范围之内。
另外，脂肪醇优选为十四醇至十八醇，更优选为十六醇，其熔点为50℃左右。当往双酚A/结晶紫内酯/十六醇变色材料加入能与双酚A上的羟基反应的物质后，升高温度双酚A脱离三芳碳鎓的接触时，加入的物质就能很快与双酚A上的羟基反应，由于双酚A羟基已经被占用，即使降低温度，三芳碳鎓内酯环不会与双酚A中的羟基反应，所以内酯环不会断裂。因此，向双酚A/结晶紫内酯/十六醇变色材料加入带有能与双酚A羟基反应的环氧基、羧基、异氰酸酯基基团的物质可以使该双酚A/结晶紫内酯/十六醇变色体系由可逆变为不可逆。水性环氧树脂的优选固含量为25%～40%，本发明所指的低温是45℃～52℃。
总之，本发明利用溶剂性化合物决定体系的变色温度，即溶剂性化合物的熔点决定变色温度这一原理对材料进行改进，采用带环氧基、羧基、异氰酸酯基等基团的有机分子如硅烷偶联剂KH-560等改性有机可逆热致变色材料，获得了低温不可逆热致变色涂料。本发明更优选采用熔点在47℃～50℃的十六醇，既不会再常温下变色，也不需要太高的温度，很适合本发明涂料的自动划线、自动打印的场合。

Claims (4)

1.一种低温有机不可逆热致变色涂料，其特征在于，以重量份数计，它由以下组分组成： 
水性环氧树脂            70～85；
有机可逆热致变色材料    10～30；
硅烷偶联剂              2.5～3.5；
滑石粉                  5.8～6.5；
分散剂                  0.8～1；
防沉淀剂                0.3～0.6；
消泡剂                  0.5～0.7；
所述有机可逆热致变色材料由结晶紫内酯和双酚A在脂肪醇中反应制得。
2.如权利要求1所述的低温有机不可逆热致变色涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH-560，所述分散剂为LD-402，所述防沉淀剂为气相SiO2 ，所述消泡剂为BYK-057。
3.权利要求1所述的低温有机不可逆热致变色涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将滑石粉和有机可逆热致变色材料在高速分散机中分散，得组分A；
（2）向组分A中加入水性环氧树脂，并加入硅烷偶联剂、分散剂、防沉淀剂和消泡剂，高速搅拌混合，取出涂料混合液，在研磨机中磨细，过滤其中的不溶性固体杂质，得到变色涂料。
4.权利要求1所述的低温有机不可逆热致变色涂料在自动划线、自动打印中的应用。
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