CN103434309A - 一种新型的可重复使用水写纸 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型的可重复使用水写纸，所述的水写纸由显色组分和基质组成，这种新型可重复使用水写纸的显色原理是以水致变色染料作为显色组分，遇水后能发生分子构型或构象变化引起明显颜色变化而显色，水干后，分子结构恢复，颜色褪去，且通过分子取代基的改变可以实现不同颜色显示，其书写起来字迹清晰，不易扩散，表面光滑，可重复使用，其不仅可适用于毛笔书，画练习，也可用于钢笔日常书写，此外还可以利用喷水实现无墨打印，由于对水的特殊响应，这类水写纸也可以应用于湿度检测卡、安全防伪等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型的遇水显色的可重复使用的水写纸。属于重复使用书写打印材料领域。
背景技术
一次性书写或打印用纸浪费严重，从保护环境和资源重复利用的角度出发，纸张的循环利用显得尤为重要。目前市场上也有大量可重复使用的遇水显色的水写纸，但现有这些水写纸都是由纸基、炭黑层和喷白层或直接由深色原纸与喷白层组成。如中国专利CN2628572Y，公布了一种可重复使用的水写纸。但它们都是基于喷白层遇水变透明，显色炭黑层或深色原纸颜色而实现水写这种物理性质变化，此方法制备的水写纸字迹显示颜色多为黑色，对比度及分辨率不高，且应用范围局限为书、画练习之用。发明具有多种颜色，能同时满足书写和打印两种需求，可重复使用的水写纸有巨大的市场潜力。
发明内容
根据本发明涉及一种新型的可重复使用水写纸，所述的水写纸由显色组分和基质组成，遇水后能发生明显颜色变化，水干后颜色复原，可重复使用。
这里所述的显色组分是指遇水能发生分子结构变化，并伴随明显颜色变化的水致变色染料，水干后，分子结构和颜色能恢复到原来状态。根据所用显色组分的不同，可得到不同颜色显示的水写纸。
这里所述的基质包含结构支撑材料和性能增强添加剂，所述的结构支撑材料用于负载显色组分和性能增强添加剂，它可以是生物质材料及其衍生物，如纤维类或天然橡胶，也可以是人造材料，如金属、玻璃、石棉、高分子聚合物、有机无机杂化材料等。性能增强添加剂是具有保色、粘合、保湿、增润、防洇、防潮、防晒、防泄漏等功能的一种、或多种有机物小分子，有机聚合聚合物、无机盐或有机无机复合物。根据基质的性质，性能增强添加剂也可以没有。
其中，所述的保色添加剂是用于钝化纸基表面的活性基团，防止纸基与水致变色染料发生作用。主要是指含有一种或一种以上氧、硫、氮、磷等杂原子的有机化合物、有机金属化合物、或高分子聚合物，如聚乙二醇、聚氧化乙烯等。
所述的粘合添加剂是用于增强基底和显色层的结合度，通常是一类具有粘结作用的水溶性或水溶胀性的聚合物材料， 如聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯，聚乙烯基吡咯烷酮等。
所述的保湿添加剂能长久保持水分，用于调节字迹保留时间，通常是指一类能长久保持水分的有机或无机材料及其盐类，如无机盐（氯化钠、氯化铵等）、聚乙烯醇、二氯亚砜、肽类化合物和水凝胶（聚丙烯酰胺等）等。根据不同的需求，采用不同的保湿剂，可以使字迹保留不同时间长短。
所述的增润添加剂用于促进水渗透，调节显色速度， 通常是一类具有易吸湿、能促进水渗透的有机或无机添加剂，如表面活性剂、无机盐等。
所述的防洇添加剂用于防止水横向扩散，常用的有淀粉及其衍生物或有淀粉中分离的成分、环糊精、分子筛、硅胶、酸化膨润土等。
所述的防潮添加剂剂用于防止环境中的水汽等对水致变色染料的破坏作用；防晒添加剂用于防止环境中的紫外线等对水致变色染料的破坏作用；所述的防止泄露添加剂用于防止染料泄露和直接接触引起使用安全等问题。在这些添加剂中，其中常用的是一类亲水性或具有水溶胀性的聚合物材料，如聚乙二醇、聚氧化乙烯等。
此外，性能增强层根据需要，上述的性能增强添加剂既可以是单一物质兼具多种功能，也可以是具有不同功能的多种物质复合。
该水写纸用清水即可书写显色，自然条件下待水挥发或加热使水快速挥发，可以实现褪色，此过程可以循环多次，从而实现重复利用。由于其显色是依靠水刺激染料分子结构可逆变化，其对水响应敏感，显色前后对比度高，且通过水致变色染料分子取代基的改变可以实现不同颜色显示。其书写起来字迹清晰，不易扩散，表面光滑，可重复使用。其不仅可适用于毛笔书，画练习，也可用于钢笔日常书写，此外还可以利用喷水实现无墨打印。由于对水的特殊响应，这类水写纸也可以应用于湿度检测卡、安全防伪等领域。
具体实施方式
本发明给出了一种以水致变色染料作为显色组分的新型水写纸。显色组分或化学键连或物理掺杂到基质中即得到本发明新型产品。以下的描述仅仅是为了让普通水平的读者能够懂得和实践本专利申请的科学原理和特点给出的示意性的部分例证，但并非局限我们的发明于此，任何基于本专利说明书给出的科学原理和产品特点的应用方式都属于本项专利保护范畴内。
实施例一：
以滤纸为基底，聚乙二醇为性能增强添加剂组成的复合材料基质，以恶唑啉类水致变色染料为显色组分，通过将显色组分物理掺杂到基质中，即得到本发明新型产品。用毛笔或钢笔蘸清水书写，或用模板喷水，可以清晰显示字迹或图案，将其放置自然挥发，或置于一定温度的加热台一定时间，或用电吹风热风吹一定时间，则所书写的字或图案消失，并且可多次循环。根据恶唑啉类水致变色染料分子上取代基的不同，可以得到不同颜色字迹或图案显示的水写纸。
实施例二：
如实施例一中所述的显色组分为 (E)-4-(2-(9,9-二甲基-2,3,9,9a-四氢恶唑啉 [3,2-a]吲哚-9a-)乙烯基)-N,N-二甲基苯胺染料，以聚乙二醇为性能增强剂中的保色剂和粘合剂，以聚氧化乙烯为性能增强剂，它兼具防潮、防晒、防泄露等功能，染料分子溶于乙醇，聚乙二醇溶于水，将染料分子的乙醇溶液与聚乙二醇的水溶液以一定比例混合，涂覆于纸基上经热处理即可得到水写纸。该水写纸用钢笔或毛笔沾清水写后字迹显玫红色，在自然环境下，三十分钟字迹会消失，可以多次重复使用。
实施例三：
如实施例一中所述的显色组分为 (E)-4-(2-(9,9-二甲基-2,3,9,9a-四氢恶唑啉 [3,2-a]吲哚-9a-)乙烯基)-N,N-二甲基苯胺染料，以聚乙二醇为性能增强剂中的保色剂和粘合剂，以聚氧化乙烯为性能增强剂，它兼具防潮、防晒、防泄露等功能，染料分子溶于乙醇，聚乙二醇溶于水，将染料分子的乙醇溶液与聚乙二醇的水溶液按体积比为二比三进行混合，涂覆于纸基上经热处理即可得到水写纸。该水写纸用钢笔或毛笔沾清水写后字迹显玫红色，在七十度加热台上加热，半分钟字迹会消失，可以多次重复使用。
实施例四：
如实施例一中所述的显色组分为(E)-4-(2-(9,9-二甲基-7-硝基-2,3,9,9a-四氢恶唑啉[3,2-a]吲哚-9a-)乙烯基)-N,N-二甲基苯胺染料，以聚乙二醇为性能增强剂中的保色剂和粘合剂，以聚氧化乙烯为性能增强剂，它兼具防潮、防晒、防泄露等功能，染料分子溶于乙醇，聚乙二醇溶于水，将染料分子的乙醇溶液与聚乙二醇的水溶液按体积比为二比三进行混合，涂覆于纸基上经热处理即可得到水写纸。该水写纸用钢笔或毛笔沾清水写后字迹显蓝色，在自然环境下，三十分钟字迹会消失，可以多次重复使用。
实施例五：
如实施例一中所述的显色组分为 以(E)-9,9-二甲基-9a-(4-甲氧基苯乙烯基)-2,3,9,9a-四氢恶唑啉 [3,2-a]吲哚，以聚乙二醇为性能增强剂中的保色剂和粘合剂，以聚氧化乙烯为性能增强剂，它兼具防潮、防晒、防泄露等功能，染料分子溶于乙醇，聚乙二醇溶于水，将染料分子的乙醇溶液与聚乙二醇的水溶液按体积比为二比一进行混合，涂覆于纸基上经热处理即可得到水写纸。该水写纸用钢笔或毛笔沾清水写后字迹显黄色，在自然环境下，字迹保留三十分钟后会消失，可以多次重复使用。
实施例六：
如实施例一中所述的显色组分为(E)-4-(2-(9,9-二甲基-7-硝基-2,3,9,9a-四氢恶唑啉[3,2-a]吲哚-9a-)乙烯基)-N,N-二甲基苯胺，以聚乙二醇为性能增强剂中的保色剂和粘合剂，以聚氧化乙烯为性能增强剂，它兼具防潮、防晒、防泄露等功能，以氯化钠为保湿剂，染料分子溶于乙醇，聚乙二醇溶于水，将染料分子的乙醇溶液与聚乙二醇的水溶液以及氯化钠的水溶液混合，涂覆于纸基上经热处理即可得到水写纸。该水写纸用钢笔或毛笔沾清水写后字迹显蓝色，在自然环境下，字迹可以保留四小时左右会消失，可以多次重复使用。
实施例七：
如实施例一中所述的显色组分为 (E)-4-(2-(9,9-二甲基-7-硝基-2,3,9,9a-四氢恶唑啉[3,2-a]吲哚-9a-)乙烯基)-N,N-二甲基苯胺，以聚乙二醇为性能增强剂中的保色剂和粘合剂，以聚氧化乙烯为性能增强剂，它兼具防潮、防晒、防泄露等功能，以硝酸钠为保湿剂，将染料分子溶于乙醇，聚乙二醇溶于水，将其染料分子的乙醇溶液与聚乙二醇的水溶液以及硝酸钠的水溶液混合，涂覆于纸基上经热处理即可得到水写纸。该水写纸亦可以用喷水装置结合模板实现喷水打印，字迹显蓝色，在自然环境下，字迹可以保留三十小时左右会消失，可以多次重复使用。
Claims (7)
1.一种新型的可重复使用水写纸，其特征在于：所述的水写纸由显色组分和基质组成，遇水后能发生明显颜色变化，水干后颜色复原，可重复使用。
2.如权利要求1所述的一种新型的可重复使用水写纸，其特征在于：所述的显色组分是指遇水能发生分子结构变化，并伴随明显颜色变化的水致变色染料，水干后，分子结构和颜色能恢复到原来状态。
3.如权利要求1所述的一种新型的可重复使用水写纸，其特征在于：所述的基质包含结构支撑材料和性能增强添加剂，根据基质的性质，性能增强添加剂也可以没有。
4.如权利要求1和3所述的一种新型的可重复使用水写纸，其特征在于：所述的结构支撑材料用于负载显色组分和性能增强添加剂，可以是生物质材料及其衍生物，如纤维类或天然橡胶，也可以是人造材料，如金属、玻璃、石棉、高分子聚合物、有机无机杂化材料等。
5.如权利要求1和3所述的一种新型的可重复使用水写纸，其特征在于：性能增强添加剂是具有保色、粘合、保湿、增润、防洇、防潮、防晒、防泄漏等功能的一种、或多种有机物小分子，有机聚合物、无机盐或有机无机复合物。
6.如权利要求1和5所述的一种新型的可重复使用水写纸，其特征在于：所述的保色添加剂是用于钝化纸基表面的活性基团，防止纸基与水致变色染料发生作用；所述的粘合添加剂是用于增强基底和显色层的结合度；所述的保湿添加剂能长久保持水分，用于调节字迹保留时间；所述的增润添加剂用于促进水渗透，调节显色速度；所述的防洇添加剂用于防止水横向扩散；所述的防潮添加剂用于防止环境中的水汽等对水致变色染料的破坏作用；所述的防晒添加剂用于防止环境中的紫外线等对水致变色染料的破坏作用；所述的防止泄露添加剂用于防止染料泄露和与其直接接触引起使用安全等问题；上述的性能增强添加剂既可以是单一物质兼具多种功能，也可以是具有不同功能的多种物质复合。
7.如权利要求1所述的一种新型的可重复使用水写纸，其特征在于：根据所用显色组分的不同，可得到不同颜色显示的水写纸。
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