CN103649241A - 液体着色材料以及由其制得的膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了由液体着色材料形成的着色或可着色且透光的膜以及制备和使用所述膜的方法。此类膜可用于施用至基板，例如玻璃，特别是车辆上的窗户，以减少太阳所产生的眩光、散热、提供紫外线防护并且使所述车辆产生独特的或装饰性的外观。所述膜干燥成光滑且透光的薄膜。所述形成膜的液体着色材料包含：水性聚合物分散体；分散在所述水性聚合物分散体中的着色剂；其中在与基板接触时，所述形成膜的液体着色材料干燥为透光且可着色的膜。所述着色剂，特别是光敏组分，可以被封装于多个ORMOSIL纳米粒子中。

Description

液体着色材料以及由其制得的膜
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年6月28日提交的美国临时专利申请No.61/501,799和2012年6月25日提交的美国专利申请序列号13/532,307的优先权，所述专利申请据此全文以引用方式并入。
技术领域
本发明涉及液体着色材料以及由其制得的膜。液体材料包括分散在水性聚合物分散体中的着色剂。所述液体材料被施用至基板(例如，玻璃)，并干燥，以形成膜。该膜被着色或者是可着色且透光的。着色剂可以为光敏组分、红外线吸收组分和/或颜料。
背景技术
窗户(例如，汽车或其它带窗车辆的窗户)的着色可具有许多有益效果，包括减少太阳产生的眩光、散热、防护紫外线以及使车辆产生独特的外观。
目前有两种给窗户着色的方法：专业和自己动手(DIY)。利用专业安装的着色剂时，通常所述施用是半永久的，并且只有熟练的专业人员才可安装和移除它。专业人员采用的着色剂几乎总是黑色的，从而在夜晚限制可见度。
采用自己动手时，通常由消费者安装着色的膜片。膜片可以预成形或切割为合适大小，并且所述片可以完全覆盖窗户或仅覆盖部分窗户。这些膜往往存在安装问题(起皱、气泡、难处理的吸盘)。对于切割为合适大小的膜，裁剪为合适尺寸可能导致其它问题，例如损伤窗户或其挡风雨条。此外，此类膜总是黑色的，从而在夜晚限制可见度。
需要一种给窗户或其它表面着色的材料，其可以由任何人施用，使得不需要专业技能。还需要一种在施用期间适形于所有形状和曲线且易于移除的膜。
发明内容
提供了形成膜的液体材料，使得形成在基板上的膜被着色或可着色且透光。本文所公开的膜适用于许多类型的基板，尤其适用于玻璃，并且被设计为避免损伤基板或其上的任何涂层。在第一方面，提供了形成膜的液体着色材料，该液体着色材料包括：水性聚合物分散体；分散在水性聚合物分散体中的着色剂；其中在与基板接触时，形成膜的液体着色材料干燥为透光且可着色的膜。着色剂以能有效地使膜透光且可着色的量存在。着色剂可包含一种或多种组分，其为光敏的、吸收红外线的和/或有颜色的。
光敏组分可包括光致变色染料、荧光染料和/或化学发光染料。在具体实施例中，在存在紫外线和/或可见光的情况下，光敏组分赋予色彩，并且在不存在紫外线和/或可见光的情况下，所述组分不赋予色彩。着色剂可以被封装于(例如)多个有机-无机杂化粒子(例如，ORMOSIL纳米粒子)中。当使用光致变色染料时，其可以形成膜的液体着色材料的0.001-5.0重量％范围内的量存在。当使用荧光染料时，其可以形成膜的液体着色材料的0.1-5.0重量％范围内的量存在。
当使用红外线吸收组分时，其可以形成膜的液体着色材料的0.1-15.0重量％范围内的量存在。当使用有颜色的组分时，其可以形成膜的液体着色材料的0.1-1.5重量％范围内的量存在。
在一个实施例中，水性聚合物分散体为配制体系的一部分，该配制体系包含以下中的一种或多种：去沫剂、增稠剂，并且任选地不含交联剂。该配制体系还可包含助滑剂、分散剂、紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂和/或抗氧化剂。一个或多个实施例提供了水性聚合物分散体，其包含如下聚合物，所述聚合物包括苯乙烯、丁二烯、丙烯酸、乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚氨酯、或它们的组合。在一个具体实施例中，其中所述聚合物包括脂族聚醚型聚氨酯。
在一个或多个实施例中，基板为无孔的。在一个具体实施例中，基板为玻璃。
一个具体方面提供了形成膜的液体着色材料，该液体着色材料包含：水性聚合物分散体；光敏组分，所述光敏组分封装于多个ORMOSIL纳米粒子中、分散在水性聚合物分散体中，使得在存在紫外线和/或可见光的情况下，光敏组分赋予色彩，并且在不存在紫外线和/或可见光的情况下，光敏组分不赋予色彩；其中在与基板接触时，形成膜的液体着色材料干燥为透光且可着色的膜。
一个具体实施例提供了封装于多个ORMOSIL纳米粒子中的光敏组分，其通过如下方式形成：(a)将(1)至少一种有机硅烷化合物，所述有机硅烷化合物包含至少两个硅键合的基团，所述基团选自羟基基团、可水解基团，以及它们的组合；和(2)至少一种纯的光敏组分混合，以形成陶瓷前体组合物；以及(b)允许或诱导可水解基团的水解和有机硅烷化合物的缩合，以形成包含光敏组分的ORMOSIL纳米粒子。
提供的另一方面为使用形成膜的液体着色材料在基板上提供透光且可着色的膜的方法，该方法包括：将着色剂分散到水性聚合物分散体中以使形成膜的液体着色材料形成；将形成膜的液体着色材料施用至基板；以及使形成膜的液体着色材料干燥以在基板上形成可着色且透光的膜。施用步骤可通过刷涂、辊涂、油漆垫、刮粉刀施用装置、喷涂、雾化、涂布、浸渍、或浇注进行。该方法还可包括通过剥离或擦拭从基板移除膜。通常，在从基板移除膜时，基本上没有残余物留在基板上。该方法还可包括直接将材料施用至基板，该基板为玻璃。
其他方面包括使用形成膜的液体着色材料在基板上提供透光且可着色的膜的方法，该方法包括：将封装于多个ORMOSIL纳米粒子中的光敏组分分散到水性聚合物分散体中以使形成膜的液体着色材料形成；将形成膜的液体着色材料施用至基板；以及使形成膜的液体着色材料干燥以在基板上形成可着色且透光的膜。
本发明的这些方面和其他方面将在以下“具体实施方式”中描述。在任何情况下都不应将以上发明内容理解为是对受权利要求书保护的主题的限制。
具体实施方式
在描述本发明的若干示例性实施例之前，应当理解，本发明并不限于以下描述中所提及的构造或工艺步骤的细节。本发明允许有其他的实施例，且能够以各种方式实施或执行。
提供了由液体着色材料形成的着色或可着色且透光的膜。此类膜可用于施用至基板(例如玻璃，特别是车辆上的窗户)以减少太阳产生的眩光、散热、提供紫外线防护并且使车辆产生独特的或装饰性的外观。膜干燥为光滑且透光的薄膜。水性聚合物分散体的选择基于所得膜的所需特性。着色剂的选择基于玻璃上的所需黑暗和/或颜色水平。使用光敏组分将导致在存在紫外线和/或可见光(太阳光)的情况下显示为着色状态，并且在不存在紫外线和/或可见光的情况下，显示为初始的无色/透光状态。可通过剥离、清洗或擦拭易于从基板移除膜。该膜不留下残余物并且不破坏施用表面。对于一些实施例，膜可以使表面上产生图像，该图像在存在紫外线和/或可见光的情况下显现出来，并且在不存在紫外线和/或可见光的情况下消失。膜可施用至窗户的内表面或外表面。
出于本专利申请的目的，下列术语应当具有下文所示的各种含义。
“着色”或“着色的”是指不是无色的。“着色剂”是指向膜提供颜色的组分。“可着色”是指在某些情况下，包含着色剂的材料被着色。例如，只有在存在紫外线(UV)和/或可见光的情况下才显现颜色的含光敏染料的膜为可着色的。在白天，此类含光敏染料的膜被着色，并且在夜晚则为无色。
“透光”是指透过膜观察时，透过膜看不到物体的明显失真。
“光敏的”是指响应(例如，以化学方法或电力地)光化辐射(例如，一些光敏材料可以吸收此类辐射，然后呈现荧光(荧光染料)或颜色变化(光致变色染料))。
“光化辐射”是指任何波长范围内的电磁光谱辐射(光化辐射通常在紫外波长范围内、在可见光波长范围内、在红外波长范围内、或它们的组合；可以使用本领域中已知的任何合适的能量源，从而得到光化辐射)。
“ORMOSIL”是指有机改性的二氧化硅。有机改性的二氧化硅粒子是经过设计而包含无机二氧化硅部分和有机部分的那些。
光敏材料
可用的光敏组分包括具有至少一些有机或有机金属成分的光敏染料。其用量能有效地使得膜透光且被着色或可着色。可用的光敏染料包括光致变色染料、荧光染料、化学发光染料等等，以及它们的组合。此类染料可以通过已知方法合成，并且一些(例如，密苏里州圣路易斯的奥德里奇公司(Aldrich，St.Louis，MO)的荧光素)可商购获得。优选的光敏染料包括光致变色染料、荧光染料，以及它们的组合(更优选地，光致变色染料以及它们的组合)。在一个或多个实施例中，光敏组分为光致变色染料，其以相对于形成膜的液体着色材料处于0.001-5.0重量％或0.01-2.5重量％或甚至0.05-1.0重量％的范围内的量提供。在一个或多个实施例中，光敏组分为荧光染料，其以相对于形成膜的液体着色材料处于0.1-5.0重量％或0.25-3.5重量％或甚至0.05-1.5重量％的范围内的量提供。
可用的光敏染料的代表性例子包括荧光染料，例如荧光素及其衍生物、若丹明及其衍生物、香豆素、苯并香豆素、氧杂蒽、苯并氧杂蒽、吩噁嗪、苯并吩噁嗪、萘酰亚胺、萘内酰亚胺、吖内酯、甲川、噁嗪、噻嗪、吡咯并吡咯二酮、喹吖啶酮、硫代-表吲哚啉(thio-epindoline)、内酰亚胺、二苯基马来酰亚胺、乙酰乙酰胺、咪唑并噻嗪、苯并蒽酮、邻苯二甲酰亚胺、苯并三唑、嘧啶、吡嗪、三嗪等；化学发光染料，例如过氧化物酶、荧光素酶、磺酰胺、5-氨基-2，3-二氢-1，4-酞嗪二酮(称为鲁米诺)、cyalume、草酰氯、三(联吡啶)钌(II)氯化物、连苯三酚、过氧草酸酯、草酸芳基酯(aryl oxylates)、吖啶酯、二氧杂环丁烷、光泽精等；光致变色材料，例如螺吡喃、螺噁嗪、螺噻喃、二苯乙烯、芳族偶氮化合物、色烯(包括萘并吡喃)、双咪唑、螺二羟基吲哚啉、醌、伯啶螺环己二烯酮、紫罗碱、俘精酸酐和俘精酰亚胺、二芳基乙烯、三芳基甲烷、缩苯胺等(包括美国专利申请公布No.US2005/0244744A1(Kazmaier等人)中所述的光致变色材料，关于此类材料的描述以引用方式并入本文)；等等；以及它们的组合。优选的光敏染料包括萘二甲酰亚胺、螺吡喃、螺噁嗪、色烯、以及它们的组合(更优选地，萘二甲酰亚胺、色烯、以及它们的组合；最优选地，色烯以及它们的组合)。
有机-无机杂化粒子
有机/无机杂化粒子在2011年6月30日提交的美国临时专利申请No.61/501799中公开，本专利申请要求该临时专利申请的优先权并且据此将该临时专利申请全文以引用方式并入。此类粒子，更具体地，光响应有机改性的硅酸盐(ORMOSIL)纳米粒子，可满足多种不同应用的性能要求，同时还能够满足相对简便、高效且经济有效的制备方法的需要。简而言之，在一个方面，本发明提供了用于制备光响应性有机-无机杂化粒子的方法。一种代表性方法包括：
(a)将(1)至少一种有机硅烷化合物，所述有机硅烷化合物包含至少两个硅键合的基团，所述基团选自羟基基团、可水解基团，以及它们的组合；和(2)至少一种纯的(即，未稀释或未与有机溶剂混合)光敏材料混合，以形成陶瓷前体组合物；以及
(b)允许或诱导可水解基团的水解和有机硅烷化合物的缩合，以形成包含光敏材料的有机-无机杂化粒子。
红外线吸收材料
可用的红外线吸收材料包括吸收波长在750-2500nm范围内的光的红外线吸收组分。红外线吸收材料还能够吸收可见光谱内的光，从而将其定性为着色剂。在一个或多个实施例中，红外线吸收组分以相对于形成膜的液体着色材料在0.1-15.0重量％、或0.25-8.0重量％、或甚至0.5-4.0重量％范围内的量提供。
示例性红外线吸收剂包括但不限于有机红外线吸收剂组分，其包括：酞菁、萘酞菁、金属络合物、偶氮染料、蒽醌、二次酸衍生物、亚胺鎓染料、苝类、四萘嵌三苯、聚甲炔、或它们的组合；或无机红外线吸收组分，其包括：铟锡氧化物、掺杂的铟锡氧化物、锑锡氧化物、掺杂的锑锡氧化物、氧化锌、氧化铝、或它们的组合。
有颜色的材料
可用的有颜色的材料包括有机颜料、无机颜料、炭黑、尖晶石颜料、或它们的组合。在一个或多个实施例中，有颜色的组分以相对于形成膜的液体着色材料在0.1-1.5重量％、或0.15-1.0重量％、或甚至0.15-0.75重量％范围内的量提供。
聚合物分散体和配制体系
可用的聚合物材料包括苯乙烯、丁二烯、丙烯酸、乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚氨酯、或它们的组合。优选的聚合物为斯塔尔美国公司(StahlUSA)以商品名“RU13-825”提供的脂族聚醚型聚氨酯。水性聚合物分散体可以为配制体系的一部分，该配制体系包含去沫剂和/或增稠剂。在具体实施例中，聚合物为非交联的，并且所述体系不含交联剂。配制体系还可根据需要包含助滑剂、分散剂、紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂和/或抗氧化剂以有利于所得膜的稳定性、耐久性和/或完整性。
膜
膜自身在功能方面可以不同，但其通常向基板(例如，窗户)提供着色，同时保持透光以避免透过膜观察时产生视觉失真。这些膜并非不透明的。根据需要，膜在厚度和着色强度方面可以不同。
膜的质量可通过透明度、雾度、透射率和平均透射率进行测量。透明度为基于穿透膜的入射光在偏离法向小于2.5度的角范围内的散射，可透过膜观察到物体的透明程度的量度。由本文所公开的液体着色材料形成的膜可具有70％或更高、80％、90％或更高、95％或更高、或甚至97％、98％或99％或更高的透明度。雾度也为基于光散射的透过膜观察到物体的透明程度的量度，但角度大于测量透明度所用的角度。由本文所公开的液体着色材料形成的膜具有小于75％、小于50％、小于35％、小于20％、小于15％、小于10％、小于5％、4％、3％、2％或甚至小于1％的雾度测量值。在一个或多个实施例中，透明度大于70％且雾度小于75％。
可接受的透射率和平均透射率可在0至100％的宽范围内。
膜对基板的施用和移除
本文所公开的形成膜的液体着色材料尤其适合施用至无孔基板。在一个或多个具体实施例中，基板为玻璃，例如车辆、家庭、学校、商业场所或任何其它需要对玻璃施用着色剂的合适场所上的窗户。还设想，形成膜的液体着色材料可施用到窗户以提供着色的装饰性面貌，同时提供透光膜，透过该透光膜观察时不产生失真。
施用形成膜的液体着色材料可通过本领域中已知的方法(例如刷涂、辊涂、油漆垫、刮粉刀施用装置、喷涂、雾化、涂布、浸渍、或浇注等)进行。可采用诸如迈耶棒(Meyer rods)等装置进行施用。另一种适用于涂布本文所公开的形成膜的液体着色材料的装置以案件编号68296US002(美国临时申请序列号61/663,959)的申请人名称同时提交，该专利申请以引用的方式并入本文。
形成膜的液体材料可根据需要进行包装，例如，包装在瓶、管、喷雾罐或施用装置等中。要包装为基于推进剂的气溶胶，则将相容的推进剂添加到罐或添加到形成膜的液体着色材料中，但在排放时，推进剂将闪蒸出。本文所述的量涉及占形成膜的液体着色材料的重量百分比，排除可能存在于包装中的任何推进剂。
关于移除在干燥形成膜的液体着色材料时形成的膜，可通过剥离或擦拭易于完成。在一些情况下，可能需要诸如玻璃清洁剂的清洁剂来擦去膜。
除非另外指明，否则说明书和权利要求书中所用的表示成分的量、例如分子量等性质、反应条件等等的所有数字在所有情况下均应理解为被术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则下列说明书和所附权利要求中示出的数值参数均为近似值，这些近似值可以随着试图通过本发明所获得的所需特性而变化。在最低程度上，每一个数值参数并不旨在限制等同原则在权利要求书保护范围上的应用，至少应该根据所记录的数值的有效数位和通过惯常的四舍五入法来解释每一个数值参数。
虽然，阐述本发明广义范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体实施例中所列出的数值则是尽可能精确地报告的。然而，任何数值都固有地含有某些由其各自的测试测量中所存在的标准偏差而必然导致的误差。
实例
除另有说明外，实例和说明书的其它部分中的所有份数、百分比、比例等均按重量计，并且实例中使用的所有试剂均得自或可得自一般化学品供应商(例如，密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-AldrichCompany，Saint Louis，Mo.))，或者可以按常规的方法进行合成。
下面的缩写用于描述所述实例：
℃：             摄氏度
cps：            厘泊
°F：            华氏度
IR：             红外线
mil：            10-3英寸
mL：             毫升
m：              微米
nm：             纳米
oz：             盎司
Pa.s：           帕斯卡.秒
UV：             紫外线
A-34：去沫剂，以商品名“FOAMSTAR A-34”得自新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(BASF Corporation，Florham Park，New Jersey)。
A1230：聚乙烯氧基硅烷(Polyethelenoxy-silane)，以商品名“SILQUEST A1230”得自康涅狄格州威尔顿的迈图高新材料集团(Momentive Performance Materials，Wilton，Connecticut)。
BTC：苄索氯铵。
CX-Z641M：60重量％的红外线吸收纳米粒子分散体，以商品名“CELNAX CX-Z641M”得自德克萨斯州休斯敦的美国尼桑化学有限公司(Nissan Chemical America Corporation，Houston，Texas)。
DF-1760：去沫剂，以商品名“DAPRO DF-1760”得自新泽西州海茨敦的海名斯特殊化学品公司(Elementis Specialties，Inc.，Hightstown，NewJersey)。
DGSY：50重量％的荧光颜料分散体，以商品名“DAY-GLOFLUORESCENT WATER DISPERSION SATURN YELLOW”得自俄亥俄州克里夫兰的戴-格洛色料公司(Day-Glo Color Corp.，Cleveland，Ohio)。
DS-10：十二烷基苯磺酸钠。
HJB：水性黑颜料糊剂，以商品名“HI-JET BLACK30B465”得自宾夕法尼亚州多伊尔斯敦的怡彩公司(Penn Color，Inc.，Doylestown，Pennsylvania)。
M-600：聚醚胺，以商品名“JEFFAMINE M-600”得自德克萨斯州伍德兰德的亨兹曼化工公司(Huntsman Chemical Corporation，The Woodlands，Texas)。
NMP：正甲基-2-吡咯烷酮。
PPES：聚丙氧基硅烷，其如下制备：将50克M-600加入到具有搅拌棒的玻璃广口瓶中。将19.6克三乙氧基甲硅烷基丙烷异氰酸酯逐滴加入到聚醚胺中并在21℃下搅拌2小时。可使用反应产物PPES而无需纯化。
PSSA：聚(苯乙烯磺酸-共聚-马来酸)。
PTMS：苯基三甲氧基硅烷。
RM-8W：非离子型流变改性剂，以商品名“ACRYSOL RM-8W”得自密歇根州米德兰的陶氏化学公司(DoW Chemical Company，Midland，Michigan)。
RM-12W：非离子型流变改性剂，以商品名“ACRYSOL RM-12W”得自陶氏化学公司(DoW Chemical Company)。
RSP：光致变色染料，以商品名“REVERSACOL STORM PURPLE”得自印度海德拉巴的维曼实验室公司(Vivimed Labs Ltd.，Hyderabad，India)。
RU13-825：聚氨酯，以商品名“RU13-825”得自麻萨诸塞州皮博迪的斯塔尔美国公司(Stahl USA，Inc.，Peabody，Massachusetts)。
EPCD1：封装的光致变色染料，其如下制备：向1000mL配有搅拌器的圆底烧瓶中加入437.5mL6毫摩尔的氢氧化钠溶液、35克BTC并在21℃下搅拌混合物直至BTC溶解。然后使用VWR型可变流速微量泵以0.1毫升/分钟的速率加入35克包含0.33重量％RSP、33重量％PTMS和66.67重量％A1230的染料-硅烷溶液。完成染料-硅烷溶液添加后继续搅拌至少两小时。然后加入437.5mL乙酸乙酯并将内容物转移至大型分液漏斗中。然后在圆底烧瓶中收集有机层8.2重量％ECDP1。
EPCD2：封装的光致变色染料，其大致按ECDP1中所述的方法制备，其中由相等重量的PPES代替A1230。
EPCD3：封装的光致变色染料，其如下制备：将178克30毫摩尔氢氧化钠溶液加入到16盎司(473mL)玻璃瓶中，然后加入11克DS-10，并在21℃下搅拌混合物直至DS-10溶解。在继续搅拌的同时，使用VWR型可变流速微量泵以0.1毫升/分钟的速率加入11克在PTMS染料-硅烷溶液中的1重量％RSP。完成RSP-PTMS溶液添加后，在21℃下继续搅拌至少2小时。经测定，所得粒子的平均粒度为直径30.0nm。使用得自英国马尔文的马尔文仪器公司的“ZETASIZER-NANOZSTM”型粒度分析仪通过动态光散射(DLS)测量粒度分布。在水中制备样品溶胶以进行DLS测量。从溶胶中取出少量(0.1-0.5mL)的等分试样，并用2mL水稀释。将所得稀释的样品充分混合，然后将其转移至塑料比色管中。在样品温度设置为25℃下记录光散射数据。为了将自相关函数转换成粒度，使用25℃下水的标准粘度值(0.8872×10-3Pa.s；0.8cps)和折射率(1.33)。使用值1.428作为无定形二氧化硅的折射率。所记录的Z平均直径(平均粒径，d，以nm为单位)是基于强度加权的分布。所有结果都以粒度d(nm)进行记录。
实例1
将103.3克正甲基-2-吡咯烷酮(NMP)与393.4克在乙酸乙酯中的8.2重量％EPCD1进行混合。使用旋转蒸发仪从混合物中移除乙酸乙酯，得到34重量％在NMP中的EPCD1的溶胶。然后各加入5克RU13-825和EPCD1-NMP，并使用得自北卡罗来纳州威尔明顿的IKA工业设备公司(IKA Works，Inc.，Wilmington，North Carolina)的“MV1MINI VORTEXER”型涡旋混合器在2,500rpm下进行混合。将大约1-2克混合物放置在5cm×7.5cm×1mm的干净载玻片上，并使用#60迈耶棒手动涂布，然后在21℃下干燥。所得的无色透光膜在视觉上无缺陷，并且具有2-3密耳(50.8-76.2μm)的大约厚度。在放置于得自加利福尼亚州阿普兰的UVP公司(UVP，LLC，Upland，California)的“UVGL-25365NM”型紫外灯下2-3mm距离时，观察到膜在30-60秒内由无色变为深蓝-黑色状态。一旦从紫外光源下移除，膜就恢复为其无色状态。随后从玻璃基板上剥除膜，而没有在玻璃上留下任何明显的残余物。
实例2
使用旋转蒸发仪将11.2克EPCD1浓缩为100％固体。将12.5g以商品名“3M BOOTH COATING”得自3M公司(3M Company)的水性聚乙烯醇溶液加入到烧瓶中，并使用涡旋混合器在2,500rpm下进行混合直至EPCD1完全溶解。按照总体上如实例1所述的方法将大约1-2克溶胶涂布到玻璃基板上并进行干燥。所得的视觉上无缺陷的透光膜表现出与实例1相似的颜色、光致变色和剥离特性。
实例3
使用旋转蒸发仪将7克EPCD2浓缩为100％固体。将7克以商品名“NEXCARE NO STING LIQUID BANDAGE”得自3M公司(3M Company)的在六甲基二硅氧烷中的丙烯酸酯三元共聚物/聚硅氧烷共聚物加入到烧瓶中，并使用涡旋混合器在2,500rpm下进行混合直至EPCD2完全溶解。按照总体上如实例1所述的方法将大约1-2克溶胶涂布到玻璃基板上并进行干燥。所得的视觉上无缺陷的透光膜表现出与实例1相似的颜色、光致变色和剥离特性。
实例4
在70°F(21.1℃)下将3.7克RM-12W和47.8克去离子水加入到250mL塑料烧杯中，并使用金属刀片进行混合直至均匀分散，加入0.6克DF-1760并混合直至分散，然后加入47.8克RU13-825并继续混合直至分散。将100克所得组合物与相等重量的EPCD3混合并转移至气溶胶罐中。加入67克二甲醚，并将气溶胶罐密封。将所得的光致变色分散体手动喷涂到5cm×7.5cm玻璃基板上并在70°F(21.1℃)下干燥大约60分钟。所得的视觉上无缺陷的透光膜表现出与实例1相似的颜色、光致变色和剥离特性。
实例5
在70°F(21.1℃)下将3.7克RM-12W和47.6克去离子水加入到250mL塑料烧杯中，并使用金属刀片进行混合直至均匀分散，加入0.6克DF-1760并混合直至分散，然后加入0.50克HJB，再加入47.6克RU13-825，并继续混合直至分散。将分散体转移至气溶胶罐中并密封。加入33克二甲醚。将所得的着色分散体手动喷涂到玻璃基板上并使之在70°F(21.1℃)下干燥至大约1密耳(25.4μm)的厚度。所得透光黑色膜在视觉上无缺陷。一段时间后，通过用商购获得的玻璃清洁剂喷涂并擦拭干净，将膜从玻璃基板移除。
实例6
按照总体上如实例5所述的方法制备水性组合物，其中使用2.0克RM-8W代替3.7克RM-12W，并将HJB的量从0.5克减少至0.175克。将大约1-2克组合物放置在5cm×7.5cm×1mm的干净载玻片上，并使用#50Meyer Rod手动涂覆，然后在21℃下干燥大约60分钟。所得的透光的视觉上无缺陷的膜表现出与实例5相似的移除特性。
比较例A
在21℃下将0.02克PSSA和0.2克乙二醇加入到在“ST-20”型混合管中的5克DGSY中，并使用得自IKA工业设备公司(IKA Works，Inc.)的“ULTRA TURRAX TUBE DRIVE”型进行混合。加入5克RU13-825，并继续搅拌直至均匀分散。按照总体上如实例1所述的方法将大约1-2克24.5重量％的有颜色的溶胶涂布在玻璃基板上并在其上干燥。所得的大约2-3密耳(50.8-76.2μm)厚的可剥离透光膜无缺陷并且呈现在紫外光下发出的亮黄色荧光。
比较例B-C以及实例7a-7b
重复总体上如比较例A中所述的方法，其中减少DGSY的量，在比较例B、C和实例7a和7b中得到的溶胶中的荧光颜料的浓度分别对应于12.25重量％、6.12重量％、3.06重量％和1.22重量％。
比较例D
使用总体上如实例7所述的方法制备和涂布水性组合物，其中5克DSGY被相等重量的CX-Z641M替代。溶胶包含30.0重量％的红外线吸收纳米粒子。所得的大约2-3密耳(50.8-76.2μm)厚的可剥离透光膜无缺陷并且呈现蓝灰色。
实例8a-8d
重复总体上如比较例D中所述的方法，其中减少CX-Z641M的量，在实例8a、8b、8c和8d中得到的溶胶中的红外线吸收纳米粒子的浓度分别对应于15.0重量％、7.5重量％、3.75重量％和1.88重量％。
透明度和透射率测量。
对玻璃基板上经过干燥的膜例子进行下列测量。结果报告于表1中。
平均透射率％。
平均透射率％(平均％T)通过如下计算：对在400-700nm之间的1nm增量下得到的透射率％取平均值。对于实例1和4，使用得自乔治亚州诺克罗斯的Halco照明科技公司(Halco Lighting Technologies，Norcross，Georgia)的“15W CFL PROLUME BLACK LIGHT”照明样品，并使用得自佛罗里达州达尼丁的海洋光学公司(Ocean Optics，Dunedin，Florida)的配有卤钨灯的“JAZ”型纤维光学分光光度计测量透射率％。对于实例5-8，使用得自麻萨诸塞州沃尔瑟姆的珀金埃尔默公司(Perkin-Elmer，Inc.，Waltham，Massachusetts)的“LAMBDA35SPECTROPHOTOMETER”型测量透射率％。
透射率％、雾度％和透明度％。
使用得自马里兰州哥伦比亚的美国毕克-加特纳公司(Byk-GardnerUSA，Inc.，Columbia，Maryland)的“HAZEGARD PLUS”进行测量。
表1
Figure BDA0000448131430000141
贯穿本说明书，提及“一个实施例”、“某些实施例”、“一个或多个实施例”或“实施例”是指结合实施例描述的具体的特征、结构、材料或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇中多处出现的诸如“在一个或多个实施例中”、“在某些实施例中”、“在一个实施例中”或者“在实施例中”的词语，未必指本发明的同一实施例。另外，具体的特征、结构、材料或特性可以按任何适合的方式结合到一个或多个实施例中。
虽然本文已参照具体的实施例描述了本发明，但应当理解，这些实施例仅是举例说明本发明的原理和应用。本领域技术人员将会明白，可不脱离本发明的实质和范围的情况下，对本发明的方法和设备作出各种改变和变型。因此本发明旨在包括落入所附权利要求及其等同物的范围内的改变和变型。

Claims (30)

1.一种形成膜的液体着色材料，包含：
水性聚合物分散体；
分散在所述水性聚合物分散体中的着色剂；
其中在与基板接触时，所述形成膜的液体着色材料干燥为透光且可着色的膜。
2.根据权利要求1所述的形成膜的液体着色材料，其中所述着色剂以能有效地使所述膜透光且可着色的量存在。
3.根据权利要求1所述的形成膜的液体着色材料，其中所述着色剂包含一种或多种组分，所述一种或多种组分为光敏的、吸收红外线的和/或有颜色的。
4.根据权利要求3所述的形成膜的液体着色材料，其中所述着色剂包含光敏组分，所述光敏组分包括光致变色染料、荧光染料和/或化学发光染料。
5.根据权利要求4所述的形成膜的液体着色材料，使得在存在紫外线和/或可见光的情况下，所述光敏组分赋予色彩，并且在不存在紫外线和/或可见光的情况下，所述组分不赋予色彩。
6.根据权利要求1所述的形成膜的液体着色材料，其中所述着色剂被封装。
7.根据权利要求6所述的形成膜的液体着色材料，其中所述着色剂被封装于多个有机-无机杂化粒子中。
8.根据权利要求7所述的形成膜的液体着色材料，其中所述有机-无机杂化粒子包括ORMOSIL纳米粒子。
9.根据权利要求1所述的形成膜的液体着色材料，其中所述水性聚合物分散体为配制体系的一部分，所述配制体系包含以下中的一种或多种：去沫剂、增稠剂，并且任选地不含交联剂。
10.根据权利要求9所述的形成膜的液体着色材料，其中所述配制体系还包含助滑剂、分散剂、紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂和/或抗氧化剂。
11.根据权利要求1所述的形成膜的液体着色材料，其中所述水性聚合物分散体包含如下聚合物，所述聚合物包括苯乙烯、丁二烯、丙烯酸、乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚氨酯、或它们的组合。
12.根据权利要求11所述的形成膜的液体着色材料，其中所述聚合物包括脂族聚醚型聚氨酯。
13.根据权利要求1所述的形成膜的液体着色材料，其中所述着色剂包含光敏组分，所述光敏组分为光致变色染料，所述光致变色染料以所述形成膜的液体着色材料的0.001-5.0重量％范围内的量存在。
14.根据权利要求1所述的形成膜的液体着色材料，其中所述着色剂包含光敏组分，所述光敏组分为荧光染料，所述荧光染料以所述形成膜的液体着色材料的0.1-5.0重量％范围内的量存在。
15.根据权利要求1所述的形成膜的液体着色材料，其中所述着色剂包含红外线吸收组分，所述红外线吸收组分以所述形成膜的液体着色材料的0.1-15.0重量％范围内的量存在。
16.根据权利要求1所述的形成膜的液体着色材料，其中所述着色剂包含有颜色的组分，所述有颜色的组分以所述形成膜的液体着色材料的0.1-1.5重量％范围内的量存在。
17.根据权利要求1所述的形成膜的液体着色材料，其中所述基板为无孔的。
18.根据权利要求1所述的形成膜的液体着色材料，其中所述基板为玻璃。
19.一种形成膜的液体着色材料，包含：
水性聚合物分散体；
光敏组分，所述光敏组分封装于多个ORMOSIL纳米粒子中、分散在所述水性聚合物分散体中，使得在存在紫外线和/或可见光的情况下，所述光敏组分赋予色彩，并且在不存在紫外线和/或可见光的情况下，所述光敏组分不赋予色彩；
其中在与基板接触时，所述形成膜的液体着色材料干燥为透光且可着色的膜。
20.根据权利要求18所述的形成膜的液体着色材料，其中所述封装于多个ORMOSIL纳米粒子中的光敏组分通过如下方法形成：
(a)将(1)至少一种有机硅烷化合物，所述有机硅烷化合物包含至少两个硅键合的基团，所述基团选自羟基基团、可水解基团，以及它们的组合；和(2)至少一种纯的光敏组分混合，以形成陶瓷前体组合物；以及
(b)允许或诱导所述可水解基团的水解和所述有机硅烷化合物的缩合，以形成包含所述光敏组分的ORMOSIL纳米粒子。
21.一种使用形成膜的液体着色材料在基板上提供透光且可着色的膜的方法，所述方法包括：
将着色剂分散到水性聚合物分散体中以形成所述形成膜的液体着色材料；
将所述形成膜的液体着色材料施用至所述基板；以及
使所述形成膜的液体着色材料干燥以在所述基板上形成所述可着色且透光的膜。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述施用步骤通过刷涂、辊涂、油漆垫、刮粉刀施用装置、喷涂、雾化、涂布、浸渍、或浇注进行。
23.根据权利要求20所述的方法，还包括通过剥离或擦拭从所述基板移除所述膜。
24.根据权利要求22所述的方法，其中在从所述基板移除所述膜时，基本上没有残余物留在所述基板上。
25.根据权利要求20所述的方法，其中所述形成膜的液体着色材料被直接施用至所述基板，所述基板为玻璃。
26.根据权利要求20所述的方法，还包括封装所述着色剂。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述着色剂被封装于多个有机-无机杂化粒子中。
28.根据权利要求20所述的方法，其中所述基板为玻璃。
29.一种使用形成膜的液体着色材料在基板上提供透光且可着色的膜的方法，所述方法包括：
将封装于多个ORMOSIL纳米粒子中的光敏组分分散到水性聚合物分散体中以形成所述形成膜的液体着色材料；
将所述形成膜的液体着色材料施用至所述基板；以及
使所述形成膜的液体着色材料干燥以在所述基板上形成所述可着色且透光的膜。
30.根据权利要求28所述的方法，还包括通过如下方法形成所述封装于多个ORMOSIL纳米粒子中的光敏组分：
(a)将(1)至少一种有机硅烷化合物，所述有机硅烷化合物包含至少两个硅键合的基团，所述基团选自羟基基团、可水解基团，以及它们的组合；和(2)至少一种纯的光敏组分混合，以形成陶瓷前体组合物；以及
(b)允许或诱导所述可水解基团的水解和所述有机硅烷化合物的缩合，以形成包含所述光敏组分的ORMOSIL纳米粒子。
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