CN104448478B - 含钴盐可逆热敏变色塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于变色塑料的制备领域，具体涉及一种含钴盐可逆热敏变色塑料及其制备方法。所述的制备方法包括以下步骤：（1）先取水合钴盐与长链脂肪醇混合后，于120℃~140℃加热反应0.5小时~1小时，自然冷却至凝固备用；（2）将步骤（1）得到的产物在常温下机械粉碎，然后加入到低密度聚乙烯中，加入量为低密度聚乙烯重量的5%~25%；然后混炼至均匀；（3）将步骤（2）得到的产品造粒后，直接用于注塑。本发明的配方、制备方法更简单，所制得的产品变色性能稳定；而且由于减少了微胶囊法的合成污染，成本更低，具有显著的经济和生态效益。

Description

含钴盐可逆热敏变色塑料及其制备方法
技术领域
本发明属于热敏变色塑料的制备领域，具体涉及一种含钴盐可逆热敏变色塑料及其制备方法。
背景技术
可逆热致变色材料是指当温度变化到某一范围时，其颜色发生改变，当恢复到初始温度时，颜色随之恢复的一类功能性材料。自从1871年Houston观察到CuI等无机物的热致变色现象以来，人们对热致变色材料进行了大量研究，已经开发出了无机、有机、液晶以及生物大分子等各类热致变色材料，此类材料的发展和应用更趋向于低温和可逆两个方面，可应用于建筑装饰，印染纺织，礼品玩具，广告宣传等许多方面，显示出巨大的潜在经济效益和社会效益。
目前，比较常见的低温变色染料多为小分子热敏料，一般需要微胶囊化，且在75℃以上或阳光直射等不良环境下容易产生分解老化等不良后果，液晶类大分子有机热敏剂也存在同样的缺点；而无机类热敏变色剂通常成分为过渡金属化合物，则具有热性能稳定的优势，其耐久性较有机类热敏剂更佳，但无机热敏剂的变色机理通常为结晶构型受热改变，一般加在硅酸盐类固体中，如需混入塑料等有机物中，无机热敏剂常需形成复杂的配方或者预先微胶囊化。针对广泛使用的塑料制品开发简便的无机类热敏剂具有较大的经济价值。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种含钴盐可逆热敏变色塑料及其制备方法。该制备方法无需复杂的微胶囊包裹步骤，一步混炼即可制备出热变色塑料。与传统的热变色塑料及其工艺相比，本发明的配方、制备方法更简单，所制得的产品变色性能稳定；而且由于减少了微胶囊法的合成污染，成本更低，具有显著的经济和生态效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种含钴盐可逆热敏变色塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将水合钴盐与长链脂肪醇混合后，于120℃~140℃加热反应0.5小时~1小时，自然冷却至凝固备用；
（2）将步骤（1）得到的产物在常温下机械粉碎，然后加入到低密度聚乙烯中，加入量为低密度聚乙烯重量的5%~25%；然后混炼至均匀；
（3）将步骤（2）得到的产品造粒后，直接用于注塑。
所述的水合钴盐为氯化钴或硝酸钴的水合盐；所述的长链脂肪醇为碳十二脂肪醇、碳十四脂肪醇、碳十六脂肪醇中的一种或几种混合。
水合钴盐与长链脂肪醇的质量比为1:80~1:200。
步骤（2）所述的混炼温度为110℃~140℃。
一种如上所述的制备方法制得的含钴盐可逆热敏变色塑料：变色塑料的变色温度为30℃~80℃，升温过程中水浴变色时间为3秒~15秒，常温为浅粉红色，加热变色后为浅蓝色。
材料经水冷降温后颜色完全恢复时间小于30秒，空气中自然冷却从高温蓝色完全恢复为低温浅粉红色需3~10分钟。
塑料的变色时间与长链脂肪醇有关，塑料中碳十二脂肪醇的含量越多变色越迅速，含碳十四脂肪醇成分多的变色速度次之，含碳十六脂肪醇成分越多的变色越慢。
本发明的显著优点：
1）本发明用长链脂肪醇代替水分子或胺类小分子与钴盐络合，因为长链脂肪醇稳定、无毒，有效地降低了变色塑料的毒性，而且配方简单，成本较低，对环境污染小；而且机理上不需要水分参与，无需形成吸湿微孔，应用范围广；
2）本发明的制备方法简单，一步混炼即可，易于操作。
具体实施方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例1
先取氯化钴水合盐、碳十二脂肪醇按质量比1:80混合，于120℃加热反应1小时，自然冷却至凝固制得变色剂；
将变色剂在常温下机械粉碎，然后加入到低密度聚乙烯中，加入量为低密度聚乙烯重量的14.2%（变色剂与低密度聚乙烯的重量比为25:175）；然后用密炼机110℃混炼至均匀；造粒后，直接注塑制备长方形样品条。在40℃水浴温度下，样品塑料条部分浸入热水，浸入部分立即从粉红变浅蓝（变色时间小于3秒），把受热变色部位再浸入20℃水中，10秒内颜色完全恢复为浅粉红；受热部位在空气中降至室温颜色恢复较慢，样品从浅蓝色恢复粉红约需3分钟。
实施例2
先取氯化钴水合盐、碳十四脂肪醇按质量比1:80混合，于120℃加热反应1小时，自然冷却至凝固制得变色剂；
将变色剂在常温下机械粉碎，然后加入到低密度聚乙烯中，加入量为低密度聚乙烯重量的14.2%（变色剂与低密度聚乙烯的重量比为25:175）；然后用密炼机110℃混炼至均匀；造粒后，直接注塑制备长方形样品条。在50℃水浴温度下，样品塑料条部分浸入水中，浸入部分很快从粉红变蓝（变色时间小于10秒），蓝色比实施例1的深；加热变色的样品立即浸入20℃水中强制冷却，样品在10秒内从蓝色完全恢复为浅粉红色；受热变色样品在空气中降至室温，从蓝色恢复粉红约需5分钟。
实施例3
先取氯化钴水合盐、碳十六脂肪醇按质量比1:80混合，于130℃加热反应1小时，自然冷却至凝固制得变色剂；
将变色剂在常温下机械粉碎，然后加入到低密度聚乙烯中，加入量为低密度聚乙烯重量的14.2%（变色剂与低密度聚乙烯的重量比为25:175）；然后用密炼机120℃混炼至均匀；造粒后，直接注塑制备长方形样品条。在70℃水浴温度下，样品塑料条部分浸入热水，浸入部分立即从粉红变蓝（变色时间小于15秒），加热部分浸入20℃水中，颜色从蓝色完全恢复为粉红时间小于30秒；空气中降至室温，样品从蓝色恢复粉红小于10分钟。
从实施例1、实施例2、实施例3对比可发现，实施例1的产品变色最迅速，实施例2的产品变色速度较慢，实施例3的产品变色最慢，这主要是由于采用的长链脂肪醇不同而导致的。
实施例4
先取氯化钴水合盐、碳十六脂肪醇按质量比1:200混合，于140℃加热反应0.5小时，自然冷却至凝固制得变色剂；
将变色剂在常温下机械粉碎，然后加入到低密度聚乙烯中，加入量为低密度聚乙烯重量的25%（变色剂与低密度聚乙烯的重量比为25:100）；然后用密炼机140℃混炼至均匀；造粒后，直接注塑制备长方形样品条。在80℃水浴温度下，样品塑料条部分浸入水中，浸入部分很快从粉红变蓝（变色时间小于20秒），再浸入20度冷水中样品颜色很快恢复为粉红（变色时间小于30秒）；受热变色样品在空气中降至室温，从蓝色恢复粉红小于10分钟。
实施例5
先取氯化钴水合盐、碳十二脂肪醇、碳十六脂肪醇按质量比1:100:100混合，于130℃加热反应0.7小时，自然冷却至凝固制得变色剂；
将变色剂在常温下机械粉碎，然后加入到低密度聚乙烯中，加入量为低密度聚乙烯重量的5%（变色剂与低密度聚乙烯的重量比为5:100）；然后用密炼机140℃混炼至均匀；造粒后，直接注塑制备长方形样品条。在80℃水浴温度下，样品塑料条部分浸入水中，浸入部分很快从粉红变蓝（变色时间小于10秒），再浸入20℃水中样品颜色很快恢复为粉红（变色时间小于20秒）；受热变色样品在空气中降至室温，从蓝色恢复粉红小于8分钟。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种含钴盐可逆热敏变色塑料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将水合钴盐与长链脂肪醇混合后，于120℃~140℃加热反应0.5小时~1小时，自然冷却至凝固备用；
（2）将步骤（1）得到的产物在常温下机械粉碎，然后加入到低密度聚乙烯中，加入量为低密度聚乙烯重量的5%~25%；然后混炼至均匀；
（3）将步骤（2）得到的产品造粒后，直接用于注塑；
所述的水合钴盐为氯化钴或硝酸钴的水合盐；所述的长链脂肪醇为碳十二脂肪醇、碳十四脂肪醇、碳十六脂肪醇中的一种或几种混合；
水合钴盐与长链脂肪醇的质量比为1:80~1:200。
2.根据权利要求1所述的含钴盐可逆热敏变色塑料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的混炼温度为110℃~140℃。
3.一种如权利要求1所述的制备方法制得的含钴盐可逆热敏变色塑料，其特征在于：所制得的变色塑料其变色温度为30℃~80℃，水浴变色时间为3秒~15秒，常温为浅粉红色，变色后为浅蓝色。
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