CN104849266A - 条件敏感的变色薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种条件敏感的变色薄膜，所述变色薄膜包括气密的基底层和设于所述基底层上的变色层，所述变色层包含热塑性聚合物和化学指示剂，所述化学指示剂包含无机颜料和条件敏感指示材料，所述条件敏感指示材料用于与二氧化碳、氧气或氨气反应而变色。本发明还公开了一种条件敏感的变色薄膜的制备方法。本发明的条件敏感的变色薄膜的基底层具有良好的气密性，使变色薄膜只能单向透气；其变色层包含无机颜料和条件敏感指示材料，该无机颜料与条件敏感指示材料结合，可以加深薄膜的颜色，使薄膜获得明显的、多样性的初始颜色和显著的变色效果，满足包装多样化的要求。

Description

条件敏感的变色薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及薄膜技术领域，尤其涉及一种条件敏感的变色薄膜及其制备方法。

背景技术

现有技术中有一种智能颜料及变色薄膜，其可与二氧化碳、氧气或氨气反应而变色，可作为成分检测试剂或防伪材料加以运用。然而，当其应用于包装材料中作为产品新鲜程度的指示装置时存在问题如下：

1、该变色薄膜具有一定的透气性，且只有一个层级结构，气体(如氧气或二氧化碳)可从该变色薄膜的两个侧面渗入与该变色薄膜内的智能颜料发生变色反应。当该变色薄膜作为产品新鲜程度的指示装置的复合指示基材层时，因无法控制气体的渗入或渗出，将会出现如下缺陷：该指示装置任何时候都处于启动状态，空气中的氧气、二氧化碳都可能与该智能颜料发生变色反应，或者智能颜料空气中的挥发性物质可以从薄膜向外界向薄膜渗透溢出而引起变色，进而导致该指示装置失效；

2、该变色薄膜选用白色的无机材料作为无机基质颗粒，因此，薄膜的颜色变化取决于条件敏感染料的颜色，而该条件敏感染料的初始颜色和变色后的终点颜色较浅，颜色变化不明显；另外，由于可供选择的条件敏感染料种类有限，且此类条件敏感染料指示剂颜色大都接近，因此，可供选择的薄膜颜色较少，可能导致指示装置颜色与产品风格不协调的问题，使用范围受限。

3、该变色薄膜的热塑性聚合物成分具有抗拉伸性能差、易脆裂等特性，生产过程易拉伸变形，无法满足生产工序精确对位的要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种条件敏感的变色薄膜，旨在解决现有的变色薄膜具有双向透气性而容易导致指示装置失效，和变色薄膜的颜色变化不明显且可供选择的颜色较少，以及变色薄膜抗拉伸性能差、易脆裂的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种条件敏感的变色薄膜，所述变色薄膜包括气密的基底层和设于所述基底层上的变色层，所述变色层包含热塑性聚合物和化学指示剂，所述化学指示剂包含无机颜料和条件敏感指示材料，所述条件敏感指示材料用于与二氧化碳、氧气或氨气反应而变色。

优选地，所述条件敏感指示材料为二氧化碳敏感指示材料；所述二氧化碳敏感指示材料包括第一PH值敏感染料，所述第一PH值敏感染料为间甲酚紫、麝香草酚酞、邻甲酚酞、溴百里酚蓝、甲酚红、十六烷基三甲基铵阳离子、中性红、酚红、罗丹明、磺基罗丹明101和百里酚蓝中的至少一种。

优选地，所述二氧化碳敏感指示材料还包括相转移催化剂，所述相转移催化剂为季铵盐、氢氧化钠和碳酸氢钠中的至少一种。

优选地，所述条件敏感指示材料为氧气敏感指示材料；所述氧气敏感指示材料包括氧气敏感活性染料、光触媒材料和电子供体材料。

优选地，所述氧气敏感活性染料为噻嗪染料、恶嗪染料、吖嗪染料和靛酚染料中的至少一种；所述光触媒材料为纳米二氧化钛、纳米钛酸锶、纳米氧化锡、纳米氧化钨和纳米氧化锌中的至少一种；所述电子供体材料为乙二胺四乙酸二钠、三乙醇胺、葡萄糖、果糖、聚乙烯醇、多元醇、三羟基己烷和柠檬酸中的至少一种。

优选地，所述条件敏感指示材料为氨气敏感指示材料；所述氨气敏感指示材料包括第二PH值敏感染料，所述第二PH值敏感染料为溴酚蓝、溴甲酚绿、溴甲酚紫、溴百里酚蓝、麝香草酚蓝和间甲酚紫中的至少一种。

优选地，所述无机颜料为疏水性无机颜料颗粒，所述疏水性无机颜料颗粒为二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、镉红、镉黄、普鲁士蓝、铬黄、碳黑和锌白中的至少一种。

优选地，所述无机颜料为亲水性无机颜料颗粒，所述亲水性无机颜料颗粒为二氧化硅、氧化铝、氧化铁红和氧化铁黄中的至少一种。

优选地，所述基底层的材质为高密度聚乙烯、聚氯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述热塑性聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚环氧乙烷、聚碳酸酯、聚醚、聚酯、聚酰胺或聚甲醛。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种条件敏感的变色薄膜的制备方法，所述制备方法包括步骤如下：

将无机颜料、条件敏感指示材料和溶剂混合均匀后，蒸发溶剂制得化学指示剂；

将所述化学指示剂和热塑性聚合物混合均匀后，热压制得变色层薄膜；

将所述变色层薄膜和基底层薄膜共同挤出，制得具有叠合的基底层和变色层的条件敏感的变色薄膜。

本发明条件敏感的变色薄膜包括基底层和变色层，该基底层具有良好的气密性，使变色薄膜只能单向透气，从而避免空气从基底层侧渗入变色层中而导致变色薄膜失效或者变色层中的挥发性物质通过基底层渗出至外界而导致变色薄膜失效；该变色层包含无机颜料和条件敏感指示材料，该无机颜料与条件敏感指示材料结合，可以加深了薄膜的颜色，使薄膜获得明显的、多样性的初始颜色和显著的变色效果，满足包装多样化的要求；该基底层和变色层的热塑性聚合物结合，克服了现有变色薄膜抗拉伸性能差、易脆裂的缺陷。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种条件敏感的变色薄膜，在一较佳实施例中，变色薄膜包括气密的基底层和设于基底层上的变色层。变色层包含热塑性聚合物和化学指示剂，化学指示剂包含无机颜料和条件敏感指示材料，条件敏感指示材料用于与二氧化碳、氧气或氨气反应而变色。

该较佳实施例的条件敏感的变色薄膜可以与二氧化碳、氧气或氨气反应而变色，进而可以根据颜色变化来检测气体，用于检测包装材料中是否含有氧气、二氧化碳或氨气，从而判断产品的新鲜程度；该变色薄膜的基底层具有良好的气密性，使变色薄膜只能单向透气，从而避免空气从基底层侧渗入变色层中而导致变色薄膜失效或者变色层中的挥发性物质通过基底层渗出至外界而导致变色薄膜失效；该变色薄膜的变色层包含无机颜料和条件敏感指示材料，该无机颜料与条件敏感指示材料结合，可以加深了薄膜的颜色，使薄膜获得明显的、多样性的初始颜色和显著的变色效果，满足包装多样化的要求；该基底层和变色层的热塑性聚合物结合，克服了现有变色薄膜抗拉伸性能差、易脆裂的缺陷。

在一优选实施例中，该基底层具有良好的透明性和气密性，可阻止气体分子从其中穿过，使变色薄膜具有单向透气性。可选的基底层的材质为高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。应当理解，其它具有透明、良好柔韧性和气密性的材料都可作为本发明的基底层材料。显然，该基底层具有良好的抗拉伸性能和抗脆裂性能。

在一优选实施例中，该热塑性聚合物具有热熔性，可通过加热挤压成膜或其它任何需要的形式，成膜后具有一定的透气性。可选的热塑性聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚环氧乙烷、聚碳酸酯、聚醚、聚酯、聚酰胺或者聚甲醛。进一步地，该热塑性聚合物优选为聚乙烯或聚环氧乙烷。

上述的条件敏感指示材料具有对氧气、二氧化碳或氨气敏感变色的特性，该条件敏感指示材料中变色的活性染料具有热稳定性，在60℃～160℃的热压过程中不分解、不挥发，条件敏感指示材料通过溶解分散或浸入到颗粒无机基质内。

在一优选实施例中，该条件敏感指示材料为二氧化碳敏感指示材料。二氧化碳敏感指示材料包括第一PH值敏感染料。可选的第一PH值敏感染料为间甲酚紫、麝香草酚酞、邻甲酚酞、溴百里酚蓝、甲酚红、十六烷基三甲基铵阳离子、中性红、酚红、罗丹明、磺基罗丹明101和百里酚蓝中的至少一种，其中，该十六烷基三甲基铵阳离子可以由三甲基十六烷基溴化铵或三甲基十六烷基氯化铵产生。应当理解，其它对PH值敏感的染料也可作为本发明的PH值敏感染料。

在该优选实施例中，进一步地，二氧化碳敏感指示材料还包括相转移催化剂，相转移催化剂可溶于水，并对有机溶剂具有较强的亲和力。其在配方中起两方面作用：一方面，产生阳离子与染料阴离子配对，促进PH值敏感染料的溶解度；另一方面，相转移催化剂易吸收二氧化碳，并与之反应生成碱性物质，使条件敏感指示材料的PH值升高，从而PH值敏感染料的颜色发生变化，提高了对二氧化碳变色的敏感度。显然，转移催化剂的含量大，指示材料的变色速度快，相转移催化剂的含量小，指示材料的变色速度慢。可选的相转移催化剂为季铵盐、氢氧化钠和碳酸氢钠中的至少一种。更进一步地，该季铵盐优选为四丁基氢氧化铵或四乙基氢氧化铵。应当理解，具备上述两种功能的物质都可作为本发明的相转移催化剂。

该优选实施例的二氧化碳敏感指示材料的工作原理为：

该二氧化碳敏感指示材料中的第一PH值敏感染料对二氧化碳浓度变化具有敏感性，当二氧化碳浓度升高时，二氧化碳渗入到指示材料中，引起PH值升高，指示材料的颜色发生变化，当二氧化碳浓度降低时，指示材料中二氧化碳析出，引起PH值降低，指示材料的颜色发生逆向变化，由于该指示材料中的二氧化碳气体的渗入和析出具有持续性，因此，该二氧化碳敏感指示材料可以作为一种计时材料而被应用。同时，该指示材料的变色与无机颜料的颜色结合，可以使化学指示剂的颜色多样化，且变色效果显著。

在一优选实施例中，该条件敏感指示材料为氧气敏感指示材料。氧气敏感指示材料包括氧气敏感活性染料、光触媒材料和电子供体材料。

在该优选实施例中，进一步地，该氧气敏感活性染料具有氧化态和还原态两种形式，分别对应两种明显不同的颜色，其还原态产物易被空气中的氧气氧化成氧化态产物。通常，氧气敏感活性染料在含氧环境中处于氧化态，呈现第一颜色，氧气敏感活性染料被还原剂从氧化态还原为还原态，呈现第二颜色，该变色过程为激活过程，而该氧气敏感活性染料从还原态的第二颜色被氧化到氧化态的第一颜色的过程为本发明所利用的检测包装中是否含有氧气的变色过程。可选的氧气敏感活性染料为噻嗪染料、恶嗪染料、吖嗪染料、靛酚染料和靛蓝染料中的至少一种。更进一步地，该噻嗪染料为亚甲基蓝、劳氏紫或甲苯胺蓝，该恶嗪染料为刃天青、藏红O或天青石蓝，该吖嗪染料为甲酚紫或天青A，该靛酚染料为二氯靛酚，该靛蓝染料为靛蓝或靛青胭脂红。该氧气敏感活性染料优选为亚甲基蓝。该优选实施例的氧气敏感活性染料还可以是在还原后具有氧气敏感性的任何其他染料。

在该优选实施例中，进一步地，该光触媒材料在配方中起光催化剂作用，其受到波长能量处于电子跃迁能级附近的UV光照射后，其处于价带的电子受激发越过禁带进入导带形成自由光生电子，同时在价带上产生光生空穴。一方面，自由光生电子具有较强的还原性，可还原氧化态的氧气敏感活性染料；另一方面，光生空穴具有较强的氧化性，可氧化电子供体材料。可选择的光触媒材料为纳米二氧化钛、纳米钛酸锶、纳米氧化锡、纳米氧化钨和纳米氧化锌中的至少一种。更进一步地，该光触媒材料优选为纳米二氧化钛。

在该优选实施例中，进一步地，该电子供体材料在配方中起弱还原剂的作用，其本身并不能直接还原处于氧化态的氧气敏感活性染料，但可还原具有光生空穴的光触媒材料。可选择的电子供体材料为乙二胺四乙酸二钠(2Na-EDTA)、三乙醇胺(TEOA)、葡萄糖、果糖、聚乙烯醇、多元醇、三羟基己烷和柠檬酸中的至少一种。更进一步地，该电子供体材料优选为甘油或DL-苏糖醇。

该优选实施例的氧气敏感指示材料的工作原理为：

氧气敏感指示材料为UV激活指示材料，采用合适波长的UV光照射后，光触媒材料产生自由光生电子和光生空穴，该光生空穴氧化电子供体材料，该自由光生电子还原处于氧化态的氧气敏感活性染料，从而该氧气敏感活性染料被重新激活，进而通过氧气敏感活性染料的颜色变化判断其处于氧化状态还是还原状态，判断产品包装中是否含有氧气。由于还原态的活性染料的氧化过程具有持续性，因此，该氧气敏感指示材料可作为计时材料加以运用。同时该氧气敏感指示材料的变色与无机颜料的颜色结合，可以使化学指示剂的颜色多样化，且变色效果显著。

在一优选实施例中，条件敏感指示材料为氨气敏感指示材料；氨气敏感指示材料包括第二PH值敏感染料，第二PH值敏感染料为溴酚蓝、溴甲酚绿、溴甲酚紫、溴百里酚蓝、麝香草酚蓝和间甲酚紫中的至少一种。

该优选实施例的氨气敏感指示材料的工作原理为：

该氨气敏感指示材料的第二PH值敏感染料对氨气浓度变化具有敏感性，当氨气浓度升高时，氨气渗入到指示材料中，引起PH值升高，指示材料的颜色发生变化，当氨气浓度降低时，指示材料中氨气析出，引起PH值降低，指示材料的颜色发生逆向变化，由于该指示材料中的氨气的渗入和析出具有持续性，因此，该氨气敏感指示材料可以作为一种计时材料而被应用。同时，该氨气敏感指示材料的变色与无机颜料的颜色结合，可以使化学指示剂的颜色多样化，且变色效果显著。

在一优选实施例中，该无机颜料为疏水性无机颜料颗粒，可选的疏水性无机颜料颗粒为二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、镉红、镉黄、普鲁士蓝、铬黄、碳黑和锌白中的至少一种。应当理解，其它具体疏水特征的无机颜料也可作为本发明的疏水无机颜料。

在一优选实施例中，该无机颜料为亲水性无机颜料颗粒，亲水性无机颜料颗粒为二氧化硅、氧化铝、氧化铁红和氧化铁黄中的至少一种。应当理解，其它具体亲水特征的无机颜料也可作为本发明的亲水无机颜料。

上述无机颜料颗粒起三个作用：第一、其微观凹凸不平的表面具有吸附性，可吸附活性染料；第二、不同的无机颜料颗粒对水具有不同的亲和力，选择与热塑性聚合物对水的亲和力一致的无机颜料颗粒可提高热塑性聚合物和无机颜料的相容性；第三、无机颜料具有稳定的颜色，根据色料减色法原理，A颜色的无机颜料与B颜色的活性染料混合后，可以得C颜色，且C颜色的深浅与A颜料和B染料的比例密切相关。因此，通过增加至少一种不同比例无机颜料，可使薄膜实现丰富多彩的初始颜色效果及变色效果，从而实现薄膜颜色多样化。另外，本发明的无机颜料具有良好的热稳定性，无机颜料在热塑性聚合物热熔和挤压过程不分解，且不与其它成分发生物理或化学反应。

另外，在氧气敏感指示材料中，纳米二氧化钛或其它纳米材料作为常用的无机颜料颗粒，其还作为光触媒材料，在氧化还原反应中起光催化剂的作用，用于激活氧气敏感活性染料。

本发明还提供一种条件敏感的变色薄膜的制备方法，在一较佳实施例中，该制备方法包括步骤如下：

将无机颜料、条件敏感指示材料和溶剂混合均匀后，蒸发溶剂制得化学指示剂；

将化学指示剂和热塑性聚合物混合均匀后，热压制得变色层薄膜；

将变色层薄膜和基底层薄膜共同挤出，制得具有叠合的基底层和变色层的变色薄膜。

现通过实施例1至6对本发明的条件敏感的变色薄膜及其制备方法做进一步说明。

实施例1

疏水性CO₂敏感的变色薄膜

一、疏水性CO₂化学指示剂的制备

将0.04g黄色的溴百里酚蓝(第一PH值敏感染料)和2.0g蓝色的普鲁士蓝(疏水无机颜料颗粒)加入盛有100ml甲醇的烧杯中，然后加入1ml的1mol/L四丁基氢氧化铵(相转移催化剂)的甲醇溶液，搅拌混合物并超声波处理，将所得混合物转移至旋转蒸发器的圆底烧瓶中，在真空30℃环境下蒸发甲醇，得到绿色的CO₂化学指示剂的粉末，再用研棒或研钵进一步研磨成细微粉末；应当理解，该CO₂化学指示剂的初始颜色可通过调整第一PH值敏感染料和疏水无机颜料颗粒的种类和比例进行调整。

二、疏水性变色层薄膜的制备

将0.4g的疏水性CO₂化学指示剂的粉末加入至2.0～4.0g聚乙烯粉末中，两种粉末进一步研磨混合直至颜色均一，将混合粉末在115℃温度下使用加热版加热，并采用5吨的压力处理5分钟，在其冷却前制成厚度为0.1mm的疏水性变色层薄膜。

该聚乙烯特别适合作为疏水聚合物，因其具有低成本、易生产、加工性能好等特点，在食品包装盒医疗领域被广泛使用。为与聚乙烯相匹配，化学指示剂作为一种成分，用于组成基于疏水性的聚合物膜。

三、疏水性CO₂敏感的变色薄膜的制备

利用塑料挤出机将基底层薄膜和变色层薄膜共同挤出，形成具有单向气密性的双层共挤变色薄膜。

实施例2

亲水性CO₂敏感的变色薄膜

一、亲水性CO₂化学指示剂的制备

在15.0g黄色的氧化铁黄(亲水无机颜料颗粒)中加入0.12g紫色的间甲酚紫(第一PH值敏感染料)，再加入100ml水和12ml 1.5mol/L的四丁基氢氧化铵(相转移催化剂)的水溶液，搅拌后，通过减压蒸发溶剂(水)，制成灰色的CO₂化学指示剂的粉末，并采用研棒或研钵进一步研磨成细微粉末。由于第一PH值敏感染料在水中的溶解度较低，因此，亲水性CO₂化学指示剂配方中使用低比例的活性染料。

应当理解，CO₂化学指示剂的初始颜色可通过调整第一PH值敏感染料和亲水无机颜料的种类和比例进行调整。

二、亲水性变色层薄膜的制备

将0.4g的亲水性CO₂化学指示剂的粉末加入至2.0～4.0g的聚环氧乙烷粉末中，两种粉末进一步研磨混合直至颜色均一，将混合粉末在65℃的温度下使用加热版加热，并采用5吨的压力处理5分钟，在其冷却前制成厚度为0.1mm的亲水性变色层薄膜。

聚环氧乙烷特别适合作为亲水聚合物。为了与聚环氧乙烷相匹配，指示剂被作为聚合物薄膜的一种成分，用于组成基于亲水性的聚合物膜。

三、亲水性CO₂敏感的变色薄膜的制备

利用塑料挤出机将基底层薄膜和变色层薄膜共同挤出，形成具有单向气密性的双层共挤变色薄膜。

实施例3

疏水性氨气敏感的变色薄膜

一、疏水性氨气化学指示剂的制备

将1g浅黄色的溴酚蓝(第二PH值敏感染料)和4.0g黄色的镉黄(疏水无机颜料颗粒)加入烧瓶中，然后加入80ml甲醇，搅拌后超声波处理，将混合物转移至旋转蒸发器的圆底烧瓶中，在真空下30℃环境下蒸发甲醇，得到深黄色的疏水性氨气化学指示剂粉末，并采用研磨机进一步研磨成细微粉末。

应当理解，氨气化学指示剂的初始颜色可通过调整第二PH值敏感染料和疏水无机颜料颗粒的种类和比例进行调整。

二、疏水性变色层薄膜的制备

将0.4g的疏水性氨气化学指示剂的粉末加入至2.0～4.0g聚乙烯粉末中，两种粉末进一步研磨混合直至颜色均一，将混合粉末在115℃温度下使用加热版加热，并采用5吨的压力处理5分钟，在其冷却前制成厚度为0.1mm的疏水性变色层薄膜。

三、疏水性氨气敏感的变色薄膜的制备

利用塑料挤出机将基底层薄膜和变色层薄膜共同挤出，形成具有单向气密性的双层共挤变色薄膜。

实施例4

亲水性氨气敏感的变色薄膜

一、亲水性氨气化学指示剂的制备

将0.5g黄色的溴酚蓝(第二PH值敏感染料)和40.0g红色的氧化铁红(亲水无机颜料颗粒)加入到80ml水中，经搅拌以及超声波处理后，将混合物转移至旋转蒸发器的圆底烧瓶中，在真空下30℃环境下蒸发水，得到深红色的亲水性氨气化学指示剂的粉末，并采用研磨机进一步研磨成细微粉末。由于第二PH值敏感染料在水中的溶解度较低，因此，亲水性氨气化学指示剂配方中使用低比例的活性染料。

应当理解，氨气化学指示剂的初始颜色可通过调整第二PH值敏感染料和亲水无机颜料颗粒的种类和比例进行调整。

二、亲水性变色层薄膜的制备

将0.4g的亲水性氨气化学指示剂的粉末加入至2.0～4.0g的聚环氧乙烷粉末中，两种粉末进一步研磨混合直至颜色均一，将混合粉末在65℃的温度下使用加热版加热，并采用5吨的压力处理5分钟，在其冷却前制成厚度为0.1mm的亲水性变色层薄膜。

三、亲水性氨气敏感的变色薄膜的制备

利用塑料挤出机将基底层薄膜和变色层薄膜共同挤出，形成具有单向气密性的双层共挤变色薄膜。

实施例5

溶剂型氧气敏感的变色薄膜

一、溶剂型氧气化学指示剂的制备

在2.0g二氧化钛(光触媒材料和无机颜料颗粒)中加入10mg青绿色的亚甲基蓝(氧气敏感活性染料)，1.0g透明的甘油(电子供体材料)和100ml乙醇，混合物充分混合后在旋转式蒸发器中采用减压法去除溶剂(乙醇)，将得到蓝色的氧气化学指示剂粉末，并采用研磨机研磨成细微的粉末。

选用二氧化钛是因为其既作为一种半导体材料在还原反应中充当光触媒，从而激活氧气敏感化学指示剂，二氧化钛能够启动氧气敏感活性染料的光致还原反应，选择未经处理的二氧化钛以保持其光催化性能；又作为一种无机颜料颗粒。

应当理解，可在制成的蓝色粉末中加入另一种疏水无机颜料颗粒制成具有第三颜色的氧气化学指示剂。

二、疏水性变色层薄膜的制备

将0.4g的疏水性氧气化学指示剂的粉末加入至2.0～4.0g聚乙烯粉末中，两种粉末进一步研磨混合直至颜色均一，将混合粉末在115℃温度下使用加热版加热，并采用5吨的压力处理5分钟，在其冷却前制成厚度为0.1mm的疏水性变色层薄膜。

三、疏水性氧气敏感的变色薄膜的制备

利用塑料挤出机将基底层薄膜和变色层薄膜共同挤出，形成具有单向气密性的双层共挤变色薄膜。

实施例6

亲水性氧气敏感的变色薄膜

一、亲水性氧气化学指示剂的制备

在2.0g二氧化钛(光触媒材料和无机颜料颗粒)中加入10mg青绿色的亚甲基蓝(氧气敏感活性染料)和1.0g无色的DL-苏糖醇(电子供体材料)和100ml水，混合物充分混合后，在旋转式蒸发器中采用减压法去除溶剂(水)，将得到蓝色的氧气化学指示剂粉末，并采用研磨机研磨成细微的粉末。

应当理解，可在制成的蓝色粉末中加入另一种亲水无机颜料颗粒制成具有第三颜色的氧气化学指示剂。

二、亲水性变色层薄膜的制备

将0.4g的亲水性氧气化学指示剂的粉末加入至2.0～4.0g的聚环氧乙烷粉末中，两种粉末进一步研磨混合直至颜色均一，将混合粉末在65℃的温度下使用加热版加热，并采用5吨的压力处理5分钟，在其冷却前制成厚度为0.1mm的亲水性变色层薄膜。

三、亲水性氧气敏感的变色薄膜的制备

利用塑料挤出机将基底层薄膜和变色层薄膜共同挤出，形成具有单向气密性的双层共挤变色薄膜。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种条件敏感的变色薄膜，其特征在于，所述变色薄膜包括气密的基底层和设于所述基底层上的变色层，所述变色层包含热塑性聚合物和化学指示剂，所述化学指示剂包含无机颜料和条件敏感指示材料，所述条件敏感指示材料用于与二氧化碳、氧气或氨气反应而变色。

2.如权利要求1所述的条件敏感的变色薄膜，其特征在于，所述条件敏感指示材料为二氧化碳敏感指示材料；

所述二氧化碳敏感指示材料包括第一PH值敏感染料，所述第一PH值敏感染料为间甲酚紫、麝香草酚酞、邻甲酚酞、溴百里酚蓝、甲酚红、十六烷基三甲基铵阳离子、中性红、酚红、罗丹明、磺基罗丹明101和百里酚蓝中的至少一种。

3.如权利要求2所述的条件敏感的变色薄膜，其特征在于，所述二氧化碳敏感指示材料还包括相转移催化剂，所述相转移催化剂为季铵盐、氢氧化钠和碳酸氢钠中的至少一种。

4.如权利要求1所述的条件敏感的变色薄膜，其特征在于，所述条件敏感指示材料为氧气敏感指示材料；

所述氧气敏感指示材料包括氧气敏感活性染料、光触媒材料和电子供体材料。

5.如权利要求4所述的条件敏感的变色薄膜，其特征在于，

所述氧气敏感活性染料为噻嗪染料、恶嗪染料、吖嗪染料和靛酚染料中的至少一种；

所述光触媒材料为纳米二氧化钛、纳米钛酸锶、纳米氧化锡、纳米氧化钨和纳米氧化锌中的至少一种；

所述电子供体材料为乙二胺四乙酸二钠、三乙醇胺、葡萄糖、果糖、聚乙烯醇、多元醇、三羟基己烷和柠檬酸中的至少一种。

6.如权利要求1所述的条件敏感的变色薄膜，其特征在于，所述条件敏感指示材料为氨气敏感指示材料；

所述氨气敏感指示材料包括第二PH值敏感染料，所述第二PH值敏感染料为溴酚蓝、溴甲酚绿、溴甲酚紫、溴百里酚蓝、麝香草酚蓝和间甲酚紫中的至少一种。

7.如权利要求1至6任意一项所述的条件敏感的变色薄膜，其特征在于，所述无机颜料为疏水性无机颜料颗粒，所述疏水性无机颜料颗粒为二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、镉红、镉黄、普鲁士蓝、铬黄、碳黑和锌白中的至少一种。

8.如权利要求1至6任意一项所述的条件敏感的变色薄膜，其特征在于，所述无机颜料为亲水性无机颜料颗粒，所述亲水性无机颜料颗粒为二氧化硅、氧化铝、氧化铁红和氧化铁黄中的至少一种。

9.如权利要求1所述的条件敏感的变色薄膜，其特征在于，所述基底层的材质为高密度聚乙烯、聚氯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯；

所述热塑性聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚环氧乙烷、聚碳酸酯、聚醚、聚酯、聚酰胺或聚甲醛。

10.一种条件敏感的变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤如下：

将无机颜料、条件敏感指示材料和溶剂混合均匀后，蒸发溶剂制得化学指示剂；

将所述化学指示剂和热塑性聚合物混合均匀后，热压制得变色层薄膜；

将所述变色层薄膜和基底层薄膜共同挤出，制得具有叠合的基底层和变色层的变色薄膜。