CN111295574B - 温度指示复合材料制品及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种温度指示复合材料制品及其制备方法与应用。该温度指示复合材料制品包括：多孔膜，其对至少一部分可见光不透明，或者对至少一部分可见光和至少一部分紫外光不透明；位于多孔膜下表面的着色复合材料层，其中着色复合材料层包含高分子连接材料、结晶材料和色料。优选的高分子连接材料为交联的压敏胶材料。其中，结晶材料和色料分散于高分子连接材料中，而高分子连接材料为非结晶性材料，或者其熔点高于结晶材料的熔点。结晶材料受热熔化后，会迁移到多孔膜中，并填充其中的孔，使得多孔膜变得对可见光透明。
Description
技术领域
本公开涉及温度指示复合材料制品，尤其涉及可用于电力领域的热致可变色材料制品，例如热致可变色标签以及热致可变色胶带。
背景技术
工业界对测量温度的方法很重视，因为这经常关系到被测量物件是否在正常或安全范围内运行。例如，在电力行业中，线缆接头与线夹的温度若超过一定的温度值，意味着有异常的大电流在电缆中通过，易造成运行安全问题，需要进行检查或者检修。
经常使用的一种监测温度的方式是利用可以在一定温度产生固态-液态相转变的材料。这种材料在相转变的时候会产生透明度的变化，或者对周围环境或者材料产生影响，从而起到指示温度的作用。在专利申请EP1281946中，石蜡被做成规则的图样。当温度上升至石蜡熔点之上后，图形被破坏，从而起到指示温度的作用。另一个例子是CN1174987，在此专利申请中，附着有蜡的纸张层被隐藏在另外一张起到遮蔽作用的蜡渗透层之下。此发明中使用的蜡提前被染上了颜色。在正常状态下，看到的是蜡渗透层的颜色，一般为白色。当温度上升到蜡的熔点之上时，着色蜡变为液体渗透到上层的多孔渗透层中，使之着色。结果，着色蜡的颜色将可以被观察到而起到警示的作用。此发明并未考虑到耐候性的设计，比如变色后，着色蜡是否能耐受紫外光的照射，而在长时间的户外暴晒后仍然能保留警示色，在此发明中并无体现；另外，在户外使用中，如果水渗透到纸质渗透层，将会使渗透层变透明，从而降低温度指示的准确性。另外，此发明中需要额外的压敏胶层起到粘结被测表面的作用。
在另外一个专利申请US20060011124A1中，主要成分为石蜡粉末的配方被涂布在着有警示颜色的纸张上层。由于石蜡的粉末光散射产生的遮蔽作用，纸张的色彩无法被观察到。当温度升高至石蜡的熔化温度时，石蜡会变为液态，并且被下层纸张所吸收，纸张的颜色被显露出来，从而达到温度指示的目的。当温度降低到石蜡熔点之下时，由于石蜡不会再变为粉末状而遮蔽颜色，所以警示的颜色仍然会保留。此发明通过把憎水的石蜡层放在最上层起到防止水渗入，从而解决了水引起变色的问题。但是此发明仍然没有关于户外使用的考虑，并且仍然需要额外的压敏胶层来提供胶黏性质而粘贴到待测表面。
专利US4428321设计了一个三层结构的时温指示标签。最上层是一层含有橡胶与可结晶材料的透明共混涂层。在一定温度下，此涂层具有流动性。中间层是多孔薄膜层遮蔽层，用来遮蔽底层的颜色。底层是彩色层。当到达一定温度时，最上层材料开始有流动性，并且渗透到多孔遮蔽层中，使遮蔽层变透明，从而显露出底层颜色，起到指示的效果。由于最上层材料渗透到多孔遮蔽层这一物理行为，不仅与温度有关，也跟时间有关。所以即使观察到显色，也无法判断此标签所经历的温度。
发明内容
本公开提供一种温度指示复合材料制品及其制备方法和应用。该温度指示复合材料制品可以通过变色来检测物体表面温度是否超过既定温度值，具有极好的耐候性质，并且本身就有很好的粘性，可以直接粘贴或缠绕在检测物体表面。当前，在类似的现有产品中没有发现这样的构造和特征组合。这些现有产品在户外条件下性能不佳，且可能使用更为昂贵的压敏胶。
本公开的某些方面提供一种温度指示复合材料制品，其包括：
多孔膜，其对至少一部分可见光不透明，或者对至少一部分可见光以及至少一部分紫外光不透明；
位于所述多孔膜下表面的着色复合材料层，所述着色复合材料层包含：
高分子连接材料；
结晶材料；和
色料，
其中，结晶材料和色料分散于所述高分子连接材料中，所述高分子连接材料为非结晶材料，或其熔点高于所述结晶材料的熔点，在所述结晶材料受热熔化成液体时，所述高分子连接材料与所述结晶材料发生相分离，使得所述结晶材料受热熔化成液体时，能迁移到所述多孔膜中，并填充其中的多个孔，使得所述多孔膜变得对可见光透明。
本公开的某些方面提供一种制备上述温度指示复合材料制品的方法，所述方法包括：
将包括高分子连接材料、结晶材料、色料的浆料混合均匀，然后干燥，形成着色复合材料层；以及
将所得着色复合材料层压合于多孔膜，所述多孔膜对至少一部分可见光不透明，或者对至少一部分可见光和至少一部分紫外光不透明；
其中，所述高分子连接材料为非结晶材料，或其熔点高于所述结晶材料的熔点，在所述结晶材料受热熔化成液体时，所述高分子连接材料与所述结晶材料发生相分离，使得所述结晶材料受热熔化成液体时，能迁移到所述多孔膜中，并填充其中的多个孔，使得所述多孔膜变得对可见光透明。
本公开的某些方面提供上述温度指示复合材料制品作为热致可变色标签或热致可变色胶带在电力或原始设备制造中的应用。
根据本公开提供的温度指示复合材料制品具有以下优点中的至少一种：
1、结构简单，易于生产；
2、耐候性极好，适合在户外长期使用；
3、可粘贴(甚至可直接作为压敏胶带粘贴)在被检测物体表面，使用十分简便；
4、具有柔软性，可弯曲，因而可与被测量物件的表面(尤其是复杂表面)紧密粘贴。
附图说明
为了让本公开的上述和其它目的、特征及优点能更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步说明。
图1是根据本公开的一个实施方式提供的温度指示多层复合结构的结构示意图。
具体实施方式
应当理解，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，本领域技术人员能够根据本说明书的教导设想其他各种实施方案并能够对其进行修改。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物化特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的“结晶材料”表示具有确定的熔点或者熔程的材料。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的“色料”为颜料和染料的总称。
温度指示复合材料制品
根据某些方面，本公开提供一种温度指示复合材料制品其包括：多孔膜；位于所述多孔膜下表面的着色复合材料层。在实际中，根据需要，可以在位于所述着色复合材料层的与所述多孔膜相反的一侧设置离型膜。
另外，如果需要，本公开提供的温度指示复合材料制品还可以包括位于多孔膜的上表面的耐紫外线的透明保护膜。
在本公开中，术语“多孔膜的下表面”是指多孔膜的未暴露表面(与着色复合材料层接触的表面)，而术语“多孔膜的上表面”是指与“多孔膜的下表面”相反的表面，该表面为暴露表面(即，与外界环境接触的表面)，或者为被透明保护膜覆盖的表面。
本公开提供的温度指示复合材料制品中的多孔膜优选为疏水性膜，并且对至少一部分可见光不透明，或者对至少一部分可见光和至少一部分紫外光不透明，从而起到耐候以及遮蔽下层颜色的作用。更为优选地，该多孔膜对全部可见光均不透明。
根据某些具体实施方式，该多孔膜具有与要散射的光的波长相当的孔径大小，例如80-800nm的平均孔径，以达到散射光的目的。该多孔膜的平均孔径还可以为100-800nm，或者200-800nm。
根据某些具体实施方式，该多孔膜的厚度范围在1μm至500μm。具有在此范围内的厚度，该多孔膜可以充分起到散射光和耐候作用，而且，当结晶材料受热熔化时，允许其形成的液态材料充分渗透，填充该多孔膜中的多个孔，而将该多孔膜透明化。在某些具体实施方式中，该多孔膜的厚度可以在30μm至500μm的范围内。
根据某些具体实施方式，该多孔膜包含疏水性聚合物材料，例如聚烯烃，聚苯乙烯，聚丙烯酸酯，氟碳高分子，聚醚砜，或者含有以上高分子的共聚高分子。该疏水性聚合物材料的更具体的实例可以包括聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯和聚醚砜等。
根据某些具体实施方式，该多孔膜包含耐候性材料，例如聚偏氟乙烯等。也可使用其他材料，如加入了紫外吸收剂，紫外稳定剂等添加剂的其他材料制备的多孔膜。
根据某些具体实施方式，为了进一步确保耐候性，可以在该多孔膜上附着一层起到屏蔽紫外线作用的保护膜。作为用于耐紫外线的透明保护膜的材料，可以举出：聚丙烯酸酯，聚氨酯，聚乙烯-醋酸乙烯酯，聚氯乙烯，聚烯烃，有机硅，聚酯(如聚对苯二甲酸乙二酯)等。
本公开提供的温度指示复合材料制品中的着色复合材料层包含：高分子连接材料；结晶材料；和色料，其中，结晶材料和色料分散于该高分子连接材料中，所述高分子连接材料为非结晶材料，或其熔点高于所述结晶材料的熔点，在所述结晶材料受热熔化成液体时，该高分子连接材料与所述结晶材料发生相分离。
根据某些具体实施方式，着色复合材料层的厚度范围在1μm至500μm。具有在此范围内的厚度，着色复合材料层可以具有充分的粘性，并且可以允许有足够的结晶材料受热熔化形成的液体渗透到多孔膜中而使多孔膜变透明。在某些具体实施方式中，着色复合材料层的厚度可以在1μm至500μm的范围内。
根据某些具体实施方式，着色复合材料层中的结晶材料具有一个确定的熔点或者熔程。在熔点温度之下，结晶材料保持固态，而在熔点温度之上，其熔化成为液态，并且可以渗透到多孔膜中，填充其中的多个孔，将多孔膜变透明。为了充分达到透明化效果，优选结晶材料熔化后形成的液体具有与组成多孔膜的固体材料的折射率相近的折射率。结晶材料的熔点或者熔程可以根据要测量的物件的警示温度而定。
根据某些具体实施方式，结晶材料可以是高分子，也可以是小分子材料。例如，结晶材料可以为低分子量聚乙烯，也可以使用其他具有结晶性质的分子，包括各种自然蜡与合成蜡，合成高分子等。
根据某些具体实施方式，结晶材料包括硬脂酸、月桂酸、线型聚乙烯、山窬酸、硬脂酮、巴西棕榈蜡、微晶蜡、石蜡、聚乙烯蜡、小烛树蜡、褐煤蜡、费-托合成蜡、双酰胺蜡、酰胺蜡、氢化蓖麻油、合成酯蜡、氧化聚乙烯蜡、油酰胺、硬脂酰胺、月桂酰胺、芥酸酰胺、丙三醇酯、氯化蜡、氨基甲酸酯改性蜡、以及其它合成和天然蜡等。
根据某些具体实施方式，结晶材料的颗粒大小范围在0.1μm到500μm。具有在此范围内的颗粒大小，结晶材料可以均匀分散在着色复合材料层中，并且其在熔化时形成的液体容易渗透到多孔膜中。根据某些具体实施方式中，结晶材料的颗粒大小范围可以在0.5μm到500μm。
根据某些具体实施方式，着色复合材料层中的高分子连接材料用于将固态的结晶材料和色料固定在着色复合材料层中，从而保持结构的稳定性。该高分子连接材料为非结晶材料，或其熔点高于结晶材料的熔点，在所述结晶材料受热熔化成液体时，该高分子连接材料与所述结晶材料发生相分离，使得结晶材料熔化形成的液体能迁移到多孔膜中，并填充其中的多个孔，使得多孔膜变得对可见光透明。虽然高分子连接材料可以选用非压敏胶材料，如环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯、聚酰胺、聚氨酯、聚烯烃共聚物、纤维素、天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚硫橡胶、硅橡胶、氯橡胶等等。但是，优选地，该高分子连接材料为压敏胶材料，如聚丙烯酸酯、硅胶、聚氨酯、聚酯、聚烯烃、乙烯-乙烯乙酸酯、聚丁腈、苯乙烯嵌段共聚物、橡胶压敏胶等等。不论该高分子连接材料为压敏胶材料还是为非压敏胶材料，对它们的共同要求是：不与结晶材料分子发生反应，在结晶材料熔化成为液体时，高分子连接材料与结晶材料形成的液体发生相分离，且不在结晶材料熔化前渗入到多孔膜中而使之变得对可见光透明。在该高分子连接材料为压敏胶材料的情况下，该压敏胶材料还可以起到粘合剂的作用，如将多孔膜与着色复合材料层粘结。而且，该压敏胶材料优选为交联的压敏胶材料，因其形成大分子网络，这样，压敏胶分子难以渗入到多孔膜中和填充其中的多个孔，从而可以防止因压敏胶材料而导致多孔膜对可见光变得透明。
根据某些具体实施方式，为了确保结晶材料熔化后形成的液体能够顺利渗透到多孔膜中，在前述的高分子连接材料为交联的压敏胶材料的情况下，优选压敏胶材料与结晶材料的相容性差，例如，压敏胶材料不具有可与所述结晶材料发生反应的基团。
根据某些具体实施方式，在前述的高分子连接材料为压敏胶材料的情况下，基于100份质量的压敏胶材料，结晶材料的质量范围在1到300份。在此比例范围内，可以保证在熔点范围下有足够结晶材料形成的液体渗透到多孔膜中，填充多孔膜中的多个孔，从而使多孔膜变得对可见光透明，同时还保证着色复合材料层具有足够的粘性可以进行粘贴。在某些具体实施方式中，在前述的高分子连接材料为压敏胶材料的情况下，基于100份质量的压敏胶材料，结晶材料的质量范围可以在1到100份。
根据某些具体实施方式，在前述的高分子连接材料为压敏胶材料的情况下，该压敏胶材料包括可辐射固化的压敏胶，例如可紫外线固化的压敏胶，如可紫外固化的聚丙烯酸酯压敏胶。在这种情况下，着色复合材料层中可以不含交联剂。
根据某些具体实施方式，在前述的高分子连接材料为压敏胶材料的情况下，可以在压敏胶材料中加入交联剂，该交联剂根据所用压敏胶材料而选择，并且基于100份质量的所述压敏胶材料，所述交联剂的用量在0.01到1质量份的范围内。在某些具体实施方式中，交联剂的用量可以在0.1到1质量份的范围内。
根据某些具体实施方式，着色复合材料层中的色料可以均匀分散在此着色复合材料层，多孔膜对可见光变为透明后，可以看到此层颜色，从而起到指示作用。
根据某些具体实施方式，在前述的高分子连接材料为压敏胶材料的情况下，基于100份质量的所述压敏胶材料，所述色料的用量在1到20质量份的范围内。在此含量范围内，色料可以充分起到显色作用，并且可以防止导致分散性和粘性下降。在某些具体实施方式中，色料的用量可以在2到20质量份的范围内。
根据某些具体实施方式，着色复合材料层中的色料可以包括颜料和染料，优选颜料。
根据某些具体实施方式，考虑到更优的耐候性，颜料优选为无机颜料。
根据某些具体实施方式，为了进一步提高性能。着色复合材料层中还可以包含其他添加剂，所述其他添加剂包括抗氧化剂，紫外线吸收剂、抗紫外线老化添加剂等。
本公开提供的温度指示复合材料制品还可以包括离型膜，所述离型膜位于着色复合材料层的与多孔膜相反的一侧上，用作着色复合材料层粘性的保护。
根据某些具体实施方式，多孔膜的上表面可以作为低粘性背基使用，在这种情况下，在多孔膜上涂布一层低表面能的涂层(如氯碳基高分子材料(如聚四氟乙烯、聚二偏氟乙烯、氯塑高分子材料等)或有机硅离型剂等)后，可以不使用离型膜而直接将产品收卷。
图1显示了根据本公开的一个实施方式提供的温度指示复合材料制品的结构示意图，其中所示的温度指示复合材料制品具有多孔膜1、着色复合材料层2和离型膜3依次层压的结构。着色复合材料层2中包含交联的压敏胶材料、结晶材料和色料，图1只是示意性地显示了结晶材料在着色复合材料层2中的分布情况。需要注意的是，离型膜3对于该温度指示复合材料制品而言不是必须的。
制备温度指示复合材料制品的方法
根据某些方面，本公开提供一种制备上述温度指示复合材料制品的方法，所述方法包括：将包括高分子连接材料、结晶材料、色料的浆料混合均匀，然后干燥，形成着色复合材料层；将所得着色复合材料层压合于多孔膜；以及，任选地，在多孔膜上附着耐紫外线的透明保护膜。当该高分子连接材料为压敏胶材料时，上述方法包括以下步骤：将包括压敏胶材料、结晶材料、色料和任选的交联剂的浆料混合均匀，然后干燥并使压敏胶材料交联，形成着色复合材料层；将所得着色复合材料层压合于多孔膜；以及，任选地，在多孔膜上附着耐紫外线的透明保护膜。
关于“多孔膜”，“着色复合材料层”、“耐紫外线的透明保护膜”和“离型膜”，以及“压敏胶材料”，“结晶材料”，“色料”和“交联剂”的描述，参见本说明书“温度指示复合材料 制品”部分。
根据某些具体实施方式，可以通过将作为高分子连接材料的压敏胶材料、结晶材料、色料和任选的交联剂用溶剂稀释，然后混合均匀以形成浆料。
根据某些具体实施方式，稀释用溶剂可以包括乙酸乙酯，乙酸正丙酯，乙酸丁酯，甲苯，二甲苯，异丙醇等。
根据某些具体实施方式，在高分子连接材料为压敏胶材料的情况下，压敏胶材料的交联可以在加热条件下进行。
根据某些具体实施方式，在高分子连接材料为压敏胶材料的情况下，压敏胶材料的交联可以通过辐射，例如紫外线照射而进行。
根据某些具体实施方式，着色复合材料层与多孔膜的压合在低于结晶材料熔点的温度下进行。
温度指示复合材料制品的应用
根据某些方面，本公开提供上述温度指示复合材料制品在电力或原始设备制造中的应用。在温度到达结晶材料的熔点之后，随着结晶材料熔化形成液体并流入到多孔膜中和填充其中的孔，上层的多孔膜将变得对可见光透明，显示着色复合材料层的颜色，从而指示有无过热现象发生。
根据某些具体实施方式，该温度指示复合材料制品用作热致可变色标签或热致可变色胶带。
当将该温度指示复合材料制品用作热致可变色标签或热致可变色胶带时，可能有以下几种情形：
1)如着色复合材料层本身具有粘性(如高分子连接材料为压敏胶材料时)，则可将该热致可变色标签或热致可变色胶带通过其着色复合材料层粘贴或缠绕在物体表面上；
2)或者，不论该着色复合材料层是否具有粘性，可以在着色复合材料层的与多孔膜相对的表面上设置粘合剂层，如压敏胶层，并将该热致可变色标签或热致可变色胶带通过该粘合剂层粘贴或缠绕在物体表面上；
3)又或者，可以在着色复合材料层的与多孔膜相对的表面上设置基材层，且在基材层的与着色复合材料层相对的表面上设置粘合剂层，如压敏胶层，并将该热致可变色标签或热致可变色胶带通过该粘合剂层粘贴或缠绕在物体表面上。
根据某些具体实施方式，该热致可变色标签或热致可变色胶带粘贴或缠绕在被测量物件表面上。
根据某些具体实施方式，被测量物件包括线缆接头和线夹。
实施例
以下提供的实施例有助于理解本发明，并且这些实施例不应理解为对本发明范围的限制。除非另外指明，所有的份数和百分比均按重量计。
用于制备本公开的实施例和对比例的温度指示复合材料制品的某些原材料的信息列于下表1中。
表1
实施例2、多孔材料的选择
多款购买到的无纺布样品与3M制备的薄膜进行比较与筛选。方法如下：将待筛选的薄膜样品裁剪成3cm*8cm的长方形样品，将0.5g M80蜡粉均匀的撒在待筛选样品的表面上。将样品放置在80摄氏度的烘箱中静置半小时。之后将样品拿出冷却至室温，与原样品比较。结果如下表2所示。
表2
AS030，AS090，A1290是从市场上购买得到的纺粘无纺布。纺粘无纺布的纤维粗度一般在几微米到几十微米。从表2所示的结果可见，与蜡接触后，AS030与AS090在加热冷却后的透明性尚可，但是原样品的对可见光的遮蔽性能不佳。A1290在加热冷却后的透明度不佳。以上材料均不适合作为本发明的多孔材料。3M生产的ES6020膜与MPF WH-J膜在蜡粉熔化后由不透明变为透明，并且在冷却后保持很好的透明度，适合作为本发明的多孔材料。
实施例3、着色复合材料层的制备以及温度指示多层复合结构(热致变色胶带)的制备
将M80蜡粉分别过100目与60目筛，分离出不同大小颗粒的蜡粉。将称量好的3020压敏胶，RD1054交联剂，M80蜡粉与红色颜料加入到塑料瓶中，用乙酸乙酯稀释成30wt％质量分数的浆料，放在三辊机上混合半小时后，放入行星搅拌机中混合均匀。所得浆料用逗号辊涂布法涂布在50微米PET离型膜(耐恒纸业公司，离型力5g/inch)上。夹缝距离控制在300微米。涂布后将样品放置在60度烘箱里5分钟，然后放置在105度烘箱中10分钟进行交联。将3M MPF WH-J附在所得的样品之上，用热压辊热贴将复合材料层转移到多孔层(热压温度在65摄氏度)，成为待测温度指示胶带样品。
将上文所述样品放入80摄氏度烘箱中，观察显色情况，并记录显色的状态与时间。下表3展示的是使用3M MPF WH-J作为多孔层时的结果。当使用ES6020PVDF膜时，在相同的配方下会产生相似的结果。
表3、热致变色胶带的主要成分组成与显色测试结果(表中的份数按固含量的重量计)
从表3所示的结果可见，在没有交联剂的情况下，热致变色胶带的显色有可能由没有被交联的压敏胶渗透到光散射层造成。加入少量交联剂之后可以解决此问题。在蜡的份数少于30份时，显色不均匀。增加蜡的份数可以解决此问题。同时，选用较大颗粒的蜡粉可以让显色更快。
实施例4、剥离粘合力测试(ASTM D 3330/D 3330M-04)
将M80蜡粉分别过100目与60目筛，分离出不同大小颗粒的蜡粉。将称量好的3020(100份)，RD1054(0.12份)，M80(50份)与红色颜料(4份)加入到塑料瓶中，用乙酸乙酯稀释成30wt％质量分数的浆料，放在三辊机上混合半小时后，放入行星搅拌机中混合均匀。所得浆料用逗号辊涂布法涂布在50微米PET离型膜(耐恒纸业公司，离型力5g/inch)上，得到样品F-K。控制夹缝距离为200微米、300微米或400微米。涂布后将样品放置在60度烘箱里5分钟，然后放置在105度烘箱中10分钟进行交联。将3M MPF WH-J或者ES 6020 PVDF膜附在所得的样品之上，用热压辊热贴将复合材料层转移到多孔层(热压温度在65摄氏度)，成为待测胶带样品。
用裁切刀小心裁取1英寸宽约8英寸长的样条。去除离型膜后将胶带粘附至不锈钢(SS)(购自Chemsultants国际公司，俄亥俄州，美国)板材上。用2kg橡胶辊以12英寸/分钟的速度轧碾一个来回，然后放置特定时间后，以12英寸/分钟的剥离速度测量以180°的角度剥离该胶带所需的力，测试时使用的机器是Instron 3343(购自Chemsultants国际公司，俄亥俄州，美国)，测量值按N/cm计。取三个胶带样品的测量结果的平均值。进行测试前贴有胶带样条的板材的放置条件：23℃+/-2/50+/-5％RH一天。所得结果总结在表4中。
实施例5、高温剪切强度测试
取实施例4制备的待测胶带样品，用裁切刀小心采取1英寸宽约6英寸长的样条。去除离型膜后将胶带粘附至不锈钢(SS)基板上，并对其进行切割以留下1英寸 x 1英寸的样品来进行70℃温度剪切测试。用2Kg橡胶辊以12英寸/分钟的速度轧碾一个来回后在室温放置一天分钟。将1000g负荷加到胶带样品上进行测试。将每个样品悬挂直至失败或试验终止。记录至失败的时间(以分钟计)以及失败的模式，如果超过5000分钟，则记录5000分钟。取三个胶带样品的测量结果的平均值。所得结果总结在表4中。
表4剥离粘合力与高温剪切强度测试结果
从表4所示的结果可见，蜡的颗粒大小与涂布的狭缝距离对高温剪切测试没有太大的影响。采用更小的蜡颗粒大小与更大的涂布狭缝距离可以得到更大的剥离力。采用不同的光散射膜材料对剥离力与高温剪切测试的影响不大。
实施例6、紫外线老化样品制备与测试
将M80蜡粉过100目筛，分离出100目以下的蜡粉颗粒。将称量好的3020(100份)，RD1054(0.12份)，M80(50份)与红色颜料(4份)加入到塑料瓶中，用乙酸乙酯稀释成30wt％质量分数的浆料，放在三辊机上混合半小时后，放入行星搅拌机中混合均匀。所得浆料用逗号辊涂布法涂布在50微米PET离型膜(耐恒纸业公司，离型力5g/inch)上。控制夹缝距离为300微米。涂布后将样品放置在60度烘箱里5分钟，然后放置在105度烘箱中10分钟进行交联。所得样品与3M MPF WH-J或者ES6020 PVDF膜复合，用热压辊压成薄膜样品(热压温度在65摄氏度)。
所得样品使用QUV加速老化测试仪进行测试。紫外线功率为0.87W/m2，测试温度在63摄氏度。测试时，将光散射膜的外表面面向紫外灯管。实验结果表明，经过500小时的持续光照，样品均无明显变化。并且在80摄氏度之下半小时之内，样品仍然会显色。显色状况与未经紫外线照射的样品无明显区别。
虽然出于举例说明的目的，上述具体实施方式包含许多具体细节，但本领域普通技术人员应理解，这些细节的许多变型、更改、替代和改变均在权利要求所保护的本公开范围内。因此，具体实施方式中描述的公开内容不对权利要求所保护的本公开施加任何限制。本公开的适当范围应由以下权利要求书及其适当的法律等同物限定。所有引用的参考文献均以引用的方式全文并入本文中。
Claims (22)
1.一种温度指示复合材料制品，包括：
多孔膜，其对至少一部分可见光不透明，或者对至少一部分可见光以及至少一部分紫外光不透明；
位于所述多孔膜下表面的着色复合材料层，所述着色复合材料层包括：
高分子连接材料；
结晶材料，所述结晶材料包括天然蜡或合成蜡并且具有在0.1μm到500μm范围内的颗粒大小；和
色料，
其中，所述结晶材料和所述色料分散于所述高分子连接材料中并且所述高分子连接材料将固态的所述结晶材料和所述色料固定在所述着色复合材料层中，从而保持结构的稳定性，所述高分子连接材料为非结晶材料，或其熔点高于所述结晶材料的熔点，在所述结晶材料受热熔化成液体时，所述高分子连接材料与所述结晶材料发生相分离，使得所述结晶材料受热熔化成液体时，能迁移到所述多孔膜中，并填充其中的多个孔，使得所述多孔膜变得对可见光透明，并且
所述结晶材料具有与组成所述多孔膜的固体材料的折射率相近的折射率，并且所述高分子连接材料包括高分子压敏胶材料，
所述色料能够均匀分散在所述着色复合材料层中，并且当所述多孔膜对可见光变为透明后，可以看到所述着色复合材料层的颜色，从而起到指示作用，并且在温度到达所述结晶材料的熔点之后，随着所述结晶材料熔化形成液体并流入到所述多孔膜中和填充其中的孔，所述多孔膜将变得对可见光透明，显示所述着色复合材料层的颜色，从而指示有无过热现象发生。
2.根据权利要求1所述的温度指示复合材料制品，其中所述多孔膜具有与可见光与紫外光的波长相当的孔径大小。
3.根据权利要求1所述的温度指示复合材料制品，其中所述多孔膜的厚度范围在1μm至500μm。
4.根据权利要求1所述的温度指示复合材料制品，其中所述多孔膜包括疏水性聚合物材料，以及任选的紫外吸收剂或紫外稳定剂。
5.根据权利要求4所述的温度指示复合材料制品，其中所述疏水性聚合物材料包括聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、尼龙、氟碳高分子或聚醚砜，或者包括以上高分子的共聚高分子中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的温度指示复合材料制品，其中所述着色复合材料层的厚度范围在1μm至500μm。
7.根据权利要求1所述的温度指示复合材料制品，其中所述结晶材料包括硬脂酸、月桂酸、线型聚乙烯、山窬酸、硬脂酮、巴西棕榈蜡、微晶蜡、石蜡、聚乙烯蜡、小烛树蜡、褐煤蜡、费-托合成蜡、双酰胺蜡、酰胺蜡、氢化蓖麻油、合成酯蜡、氧化聚乙烯蜡、油酰胺、硬脂酰胺、月桂酰胺、芥酸酰胺、丙三醇酯、氯化蜡或氨基甲酸酯改性蜡。
8.根据权利要求1所述的温度指示复合材料制品，其中所述压敏胶材料包括聚丙烯酸酯、硅胶、聚氨酯、聚酯、聚烯烃，乙烯-乙烯乙酸酯，聚丁腈，苯乙烯嵌段共聚物，橡胶压敏胶中的至少一种，且其不具有可与所述结晶材料发生反应的基团。
9.根据权利要求1所述的温度指示复合材料制品，其中基于100份质量的所述压敏胶材料，所述结晶材料的质量范围在1到300份。
10.根据权利要求1所述的温度指示复合材料制品，其中着色复合材料层中还包含交联剂，所述交联剂根据所用压敏胶材料而选择，并且基于100份质量的所述压敏胶材料，所述交联剂的用量在0.01到1质量份的范围内。
11.根据权利要求1所述的温度指示复合材料制品，其中基于100份质量的所述压敏胶材料，所述色料的用量在1到20质量份的范围内。
12.根据权利要求1所述的温度指示复合材料制品，其中所述色料为颜料。
13.根据权利要求12所述的温度指示复合材料制品，其中所述颜料为无机颜料。
14.根据权利要求1所述的温度指示复合材料制品，其中所述着色复合材料层还包含其他添加剂，所述其他添加剂包括抗氧化剂，紫外线吸收剂或抗紫外线老化添加剂。
15.根据权利要求1所述的温度指示复合材料制品，还包括位于所述多孔膜的上表面的耐紫外线的透明保护膜。
16.根据权利要求1所述的温度指示复合材料制品，其中，所述温度指示复合材料制品为热致可变色标签或热致可变色胶带。
17.根据权利要求16所述的温度指示复合材料制品，其中，在所述着色复合材料层的与所述多孔膜相对的表面上设置有粘合剂层。
18.根据权利要求17所述的温度指示复合材料制品，其中，在所述着色复合材料层的与所述多孔膜相对的表面上设置有基材层，且在所述基材层的与所述着色复合材料层相对的表面上设置有粘合剂层。
19.一种制备根据权利要求1至15中任一项所述的温度指示复合材料制品的方法，包括：
将包括高分子连接材料、结晶材料和色料的浆料混合均匀，然后干燥，形成着色复合材料层；
将所得着色复合材料层压合于多孔膜，所述多孔膜对至少一部分可见光不透明，或者对至少一部分可见光和至少一部分紫外光不透明；
其中，所述高分子连接材料为非结晶材料，或其熔点高于所述结晶材料的熔点，在所述结晶材料受热熔化成液体时，所述高分子连接材料与所述结晶材料发生相分离，使得所述结晶材料受热熔化成液体时，能迁移到所述多孔膜中，并填充其中的多个孔，使得所述多孔膜变得对可见光透明。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述着色复合材料层与所述多孔膜的压合在低于所述结晶材料的熔点的温度下进行。
21.根据权利要求16至18中任一项所述的温度指示复合材料制品在电力或原始设备制造中的应用，其中所述温度指示复合材料制品粘贴或者缠绕在被测量物件表面上。
22.根据权利要求21所述的应用，其中所述被测量物件包括线缆接头和线夹。
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