CN115491924B - 一种温度调节的热敏染色材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度调节的热敏染色材料,其特征在于,包括:用于涂布热敏染色材料的基材层,所述基材层上经过固化处理后涂布热敏染色材料;所述热敏染色材料上覆盖有保护层;将不同颜色的热敏成色剂颗粒和对应的显色剂混合或者分开涂布,在不同颜色的涂布层可以混合后涂布也可设置有隔热层;所述温度调节的热敏染色材料在50‑200度范围下,基于不同的能量值,显示不同颜色。本发明通过改进热敏染色材料的结构,突破传统热敏染色材料只能显示单一颜色的应用限制。
Description
技术领域
本发明涉及染色材料领域,具体涉及一种温度调节的热敏染色材料。
背景技术
现有的热敏染色材料成色的原理是在普通基膜上涂布无色的热敏成色剂和显色剂,当受热至热敏成色剂的转换温度以上时,热敏成色剂和显色剂发生化学反应显色,从而在基材上染上颜色,显示字迹、图画等印记。
而现有的制作方式是通过将热敏成色剂和显色剂通过机械研磨方式制成1微米左右细小颗粒后直接涂布在基材上。
当用热敏打印机打印时,热敏成色剂和显色剂颗粒表面受热发生化学反应显色。由于是固体颗粒表面接触反应,发色温度直接受成色剂和显色剂发生化学反应起始温度影响,发色温度不可控,发色温度较低,不同成色剂发生化学反应温度差别不大;另外,由于是固体颗粒表面发生成色反应,固体颗粒内部化学物质并没有参加反应,所以成色剂显色剂使用量大,所形成的成色物质化学性质不够稳定,在加热,光照,长时间暴露空气中容易褪色,固体颗粒不耐刮擦。另外当周围环境温度过高时,热敏成色剂又容易全部发色,将导致整张基材的颜色全部成色,丧失显色作用,这些热敏发色的缺陷,使得传统热敏成色技术只能够用于即时打印,同时只能显示单一颜色,限制了热敏发色技术的应用。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷,本发明的目的在于一种温度调节的热敏染色材料。通过对温度的控制使得材料在不同的温度下可以显示不同的颜色,增加了材料的应用场景。
为了实现本发明的目的,所采用的技术方案是:
一种温度调节的热敏染色材料,包括:
用于涂布热敏染色材料的基材层,所述基材层上经过固化处理后涂布热敏染色材料;
所述热敏染色材料上覆盖有保护层;
所述热敏染色材料由如下方式制备而得:
将单独的成色剂分散包裹在高分子单体或高分子化合物中形成包裹体,将所述包裹体与增感剂、乳化剂、抗氧剂或紫外吸收剂在水性溶液或有机溶剂中混合分散,加入高分子交联剂和固化剂后发生交联固化反应制得粒径为0.1-3.0微米含有表面高分子包裹物的热敏成色剂颗粒;
或将成色剂与乳化剂的混合物采用球磨机研磨至粒径为0.05-20微米的颗粒,后加入高分子单体或高分子化合物进行二次混合后加入高分子交联剂、热敏增感剂、高分子固化剂、抗氧剂或紫外吸收剂,在搅拌下进行固化反应得含有表面高分子包裹物的热敏成色剂颗粒,其粒径在0.1-25微米;
将不同颜色的热敏成色剂颗粒和对应的显色剂进行混合或者分开涂布,在不同颜色的涂布层中可设置有隔热层;
所述显色剂的使用量与成色剂的质量之比为0.3-2.0:1;
所述高分子单体或高分子化合物的使用量与所述热敏成色剂的质量比为0.3-2.0:1;
所述温度调节的热敏染色材料在50-200度的能量范围下,基于不同的能量值,显示不同颜色。
在本发明的一个优选实施例中,所述基材层为纸、BOPP材料、PET材料、PVC材料、LDPE材料、PA材料、CPP材料,镀铝薄膜(VMPET和CPP),亚银PET材料、亚银PE材料、水洗唛、皮革、棉、化纤布、涤纶或腈纶中的任意一种。
在本发明的一个优选实施例中,所述显色剂为双酚A、双酚S、3,3-二烯丙基双酚S、3丙氧基双酚S或S-201中的任意一种或多种。
在本发明的一个优选实施例中,所述高分子单体或高分子化合物包括丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、异氰酸酯、聚碳酸酯、聚胺酯、酚醛树脂、丁苯橡胶、苯丙橡胶或PVA中的任意一种或多种。
在本发明的一个优选实施例中,所述成色剂包括结晶紫内酯、3,3-双(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)苯酞、3,3-双(1-丁基-2甲基吲哚-3-基)苯酞、3,3-双(1-辛基-2-甲基-3-基)苯酞、3-二乙氨基-7-甲基荧烷、3-二乙氨基-7,8-苯并荧烷、3-(N-乙基-N-甲苯氨基)-7-甲基荧烷、3-二乙氨基-6甲基-7- 氯荧烷、3-二乙氨基-7-乙氧羧基荧烷、3-二丁氨基-7-乙氧羧基荧烷、3-二乙氨基-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-二丁氨基-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-(N-乙基-N-4-甲苯氨基)-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-(N-乙基-N-异戊基)-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-二乙基-7-二苄氨基荧烷、3-二乙氨基-7-(2-氯苯氨基)荧烷、3-(4-二甲氨基)-3-(1-丁基-2-甲基-吲哚-3-基)-6-二甲氨基苯酞或3-二乙氨基-6,8-二甲基荧烷中的任意一种或多种。
在本发明的一个优选实施例中,所述保护层由如下方式制备而得:
30g10%丁苯乳液,10g硬酯酸锌,1g二苯甲酮紫外吸收剂,30g超细碳酸钙,10g纳米二氧化钛加入30g10%PVA水溶液中,混合生成保护层。
在本发明的一个优选实施例中,所述热敏增感剂包括2-苄氧基萘、1,2-二苯氧基乙烷或1,2-双(3-甲基苯氧基)乙烷中的任意一种或多种,其添加量与所述热敏成色剂的质量之比为0-2.0:1。
在本发明的一个优选实施例中,所述高分子交联剂包括乙二醛、丙二醛、苯甲醛或氮丙啶中的任意一种或多种,所述高分子交联剂的使用量与高分子单体或高分子化合物的质量之比为0-0.1:1。
在本发明的一个优选实施例中,所述抗氧剂包括BHA、对叔丁基苯酚或2,4二叔丁基苯酚中的任意一种或多种,所述抗氧剂的使用量与总固含的质量之比为0-0.5:1。
在本发明的一个优选实施例中,所述紫外吸收剂包括二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三氮唑类紫外线吸收剂、三嗪类紫外吸收剂,所述紫外吸收剂使用量与总固含的质量之比为0-0.5:1。
本发明的一个优选实施例中,所述分散剂包括PVA、 改性PVA、苯丙乳液、丁苯乳液、丙烯酸乳液或聚氨酯乳液中的任意一种或多种;
所述填料包括高岭土、二氧化硅、氢氧化铝、氧化铝或碳酸钙中的任意一种或多种。
本发明的有益效果在于:
通过改进热敏染色材料的结构,突破传统热敏染色材料只能显示单一颜色的应用限制。
附图说明
图1为本发明的热敏涂层静态发色实验,采用国家热敏纸标准GBT 28210-2011。
图2为本发明的热敏成色剂复合体与传统热敏和喷墨打印抗老化实验(200# 热敏涂层),老化试验环境:曝晒强度:1570W/㎡,温度27℃,相对湿度43%,每小时老化时间相当于37.8天。数据来源:国家纸张质量监督检验中心热敏纸显色后字迹保存年限的评估报告。
具体实施方式
实施例1
热敏发色涂层热敏成色剂高分子复合物A液的制备:
20克3-二丁氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷,3 克 UVP,1克 BHA加入30克二苯基甲烷二异氰酸酯,加热至100℃使之溶解,将溶液加至20克10%PVA和40克水的混合液中,在转速2000转/分钟下乳化,加入1克乙二醛,加热至100℃并搅拌10小时,冷却至室温制成粒径1微米以下的热敏成色剂高分子复合物混合乳液。
热敏发色涂层显色剂B液的制备:
将双酚S 10克,10%PVA 30克 ,水30克混合均匀,用球磨机研磨到粒径1微米以下制成热敏涂层显色C液;
热敏发色涂层的制备:(200#)
将60克A液,50克B液混合均匀后,按7克/平方米固含量涂布量涂布在热敏基纸上,烘干,制成热敏纸,当用热敏打印机打印时,给予0.50mJ/dot的能量级时显黑色,在180度热稳定。
实施例2
热敏发色涂层热敏成色剂高分子复合体A液的制备:
20克3-二丁氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷,5 克 UVP,1克BHA,30g 1,2二苯氧基乙烷加至30克二苯基甲烷二异氰酸酯,加热至100℃使之溶解,将溶液加至20克10%PVA和40克水的混合液中,在转速2000转/分钟下乳化,加入1克氮丙啶,加热至100℃并搅拌10小时,冷却至室温制成粒径1微米以下的热敏成色剂高分子复合体混合乳液。
热敏发色涂层显色剂B液的制备:
将双酚S 10克,10%PVA 30克 ,水30克混合均匀,用球磨机研磨到粒径1微米以下制成热敏涂层显色C液。
热敏发色涂层的制备:(190#):
将60克A液,50克B液混合均匀后,按7克/平方米固含量涂布量涂布在热敏基纸上,烘干,制成多色热敏纸,当用热敏打印机打印时,给予0.30mJ/dot能量级时显黑色。该热敏纸在150度热稳定。
实施例3
热敏发色涂层热敏成色剂颗粒A液的制备:
3-二丁氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷 20克,10%PVA 20 克,水40克,混合均匀后用球磨机研磨到粒径0.5微米以下,加入10克丙烯酸甲酯,1克乙二醛,加热60度反应5小时,制成热敏成色剂颗粒A液。
多色热敏涂层显色剂B液的制备:
将双酚S 10克,1 克 BHA,10%PVA 30克 ,水30克混合均匀,用球磨机研磨到粒径1微米以下制成热敏涂层显色C液。
热敏发色涂层的制备:(180#):
将60克A液,50克B液混合均匀后,按7克/平方米固含量涂布量涂布在热敏基纸上,烘干,制成多色热敏纸,当用热敏打印机打印时,给予0.25mJ/dot能量级时显黑色。该热敏纸在120度热稳定。
实施例4
热敏发色涂层热敏成色剂高分子复合体A液的制备:
20克3-二乙氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷,5 克 UVP,1克BHA加至30克二苯基甲烷二异氰酸酯,加热至100℃使之溶解,将溶液加至20克10%PVA和40克水的混合液中,在转速2000转/分钟下乳化,加入1克乙二醛,加热至100℃并搅拌10小时,冷却至室温制成粒径1微米以下的热敏成色剂高分子复合体混合乳液。
热敏发色涂层热敏成色剂颗粒B液的制备:
将 3-二丁氨基-7-乙氧基羧基荧烷 20克,10%PVA 20 克,水40克,混合均匀后用球磨机研磨到粒径1微米制成热敏成色剂颗粒B液。
热敏发色涂层显色剂C液的制备:
将双酚S 10克,10%PVA 30克 ,水30克混合均匀,用球磨机研磨到粒径1微米以下制成热敏涂层显色C液。
热敏发色涂层的制备:
将40克A液,30克B液,60克C液混合均匀后,按9克/平方米固含量涂布量涂布在热敏基纸上,烘干,制成热敏纸,当用热敏打印机打印时,给予0.20mJ/dot能级时,显示橙色,当给予0.30mJ/dot能级时,显示黑色。该热敏纸在90度热稳定。
实施例 5
热敏发色涂层热敏成色剂高分子复合体A液的制备:
25克3-二乙氨基-7-二苄氨基荧烷,5 克 UVP,1克BHA加至40克二苯基甲烷二异氰酸酯,加热至100℃使之溶解,将溶液加至20克10%PVA和40克水的混合液中,在转速6000转/分钟下乳化,加入1克氮丙啶,加热至100℃并搅拌10小时,冷却至室温制成粒径1微米以下的热敏成色剂高分子复合体混合乳液。
热敏发色涂层热敏成色剂高分子复合体B液的制备:
25克3-二乙氨基-6,8-二甲基荧烷,20克2-苄氧基萘酚,5 克 UVP,1 克BHA,加至40克苯基甲烷二异氰酸酯,加热至100℃使之溶解,将溶液加至20克10%PVA和40克水的混合液中,在转速2000转/分钟下乳化,加入1克氮丙啶,加热至100℃并搅拌10小时,冷却至室温制成粒径1微米以下的热敏成色剂高分子复合体混合乳液。
多色热敏涂层显色剂C液的制备:
将双酚S 10克,1 克 BHA,10%PVA 30克 ,水30克混合均匀,用球磨机研磨到粒径1微米以下制成热敏涂层显色C液。
热敏发色涂层的制备:
将40克A液,30克B液,60克C液混合均匀后,加10克煅烧高岭土,,1克硬脂酸锌,按9克/平方米固含量涂布量涂布在热敏基纸上,烘干,制成热敏纸,当用热敏打印机打印时,给予0.20mJ/dot能级时,显示橙色,当给予0.30mJ/dot能级时,显示黑色。该热敏纸在120度热稳定。
实施例6
热敏发色涂层成色剂A液制备:
20克3-二丁氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷,5 g 1,2 -二(3甲基苯氧基)乙烷,3 克UVP,1克BHA加至30克二苯基甲烷二异氰酸酯,加热至100℃使之溶解,将溶液加至20克10%PVA和40克水的混合液中,在转速2000转/分钟下乳化,加入1克乙二醛,加热至100℃并搅拌10小时,冷却至室温制成粒径1微米以下的热敏成色剂高分子复合体混合乳液。
热敏发色涂层热敏成色剂颗粒B液的制备:
将 3-二乙氨基-6,8-二甲基荧烷 20克,10%PVA 20 克,水40克,混合均匀后用球磨机研磨到粒径0.8微米以下,加入10克丙烯酸甲酯,1克乙二醛,加热60度反应5小时,制成热敏成色剂颗粒B液。
多色热敏涂层显色剂C液的制备:
将双酚S 10克,1 克 BHA,10%PVA 30克 ,水30克混合均匀,用球磨机研磨到粒径1微米以下制成热敏涂层显色C液。
热敏发色涂层的制备:
将50克A液,40克B液,60克C液混合后,加10克活性白土,2克硬脂酸锌,按9克/平方米固含量涂布量涂布在热敏基纸上,烘干后制成多色热敏纸,在热敏打印时,给予能级0.25mJ/dot度时显红色,在给予能级0.30mJ/dot时显示黑色,该热敏纸在120度热稳定。结合图1或2可知,本发明的热敏高分子发色涂层起始发色密度高于喷墨打印,在氙灯照射400小时后(相当于普通保存40-50年)和喷墨打印基本相同;
传统热敏纸在氙灯照射50小时后(相当于5年责任保存)涂层风化,发色密度趋于0。
Claims (8)
1.一种温度调节的热敏染色材料,其特征在于,包括:
用于涂布热敏染色材料的基材层,所述基材层上经过固化处理后涂布热敏染色材料;
所述热敏染色材料上覆盖有保护层;
所述热敏染色材料由如下方式制备而得:
将单独的成色剂分散包裹在高分子单体或高分子化合物中形成包裹体,将所述包裹体与增感剂、乳化剂、抗氧剂或紫外吸收剂在水性溶液或有机溶剂中混合分散,加入高分子交联剂和固化剂后发生交联固化反应制得粒径为0.1-3.0微米含有表面高分子包裹物的热敏成色剂颗粒;
或将成色剂与乳化剂的混合物采用球磨机研磨至粒径为0.05-20微米的颗粒,后加入高分子单体或高分子化合物进行二次混合后加入高分子交联剂、热敏增感剂、高分子固化剂、抗氧剂或紫外吸收剂,在搅拌下进行固化反应得含有表面高分子包裹物的热敏成色剂颗粒,其粒径在0.1-25微米;
将不同颜色的热敏成色剂颗粒和对应的显色剂进行混合或者分开涂布,在不同颜色的涂布层中可设置有隔热层;
所述显色剂的使用量与成色剂的质量之比为0.3-2.0:1;
所述高分子单体或高分子化合物的使用量与所述热敏成色剂的质量比为0.3-2.0:1;
所述温度调节的热敏染色材料在50-200度的能量范围下,基于不同的能量值,显示不同颜色;
所述高分子单体或高分子化合物包括丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、异氰酸酯、聚碳酸酯、聚胺酯、酚醛树脂、丁苯橡胶、苯丙橡胶或PVA中的任意一种或多种;所述高分子交联剂包括乙二醛、丙二醛、苯甲醛或氮丙啶中的任意一种或多种,所述高分子交联剂的使用量与高分子单体或高分子化合物的质量之比为0-0.1:1。
2.如权利要求1所述的一种温度调节的热敏染色材料,其特征在于,所述基材层为纸、BOPP材料、PET材料、PVC材料、LDPE材料、PA材料、CPP材料,镀铝薄膜,亚银PET材料、亚银PE材料、水洗唛、皮革、棉、化纤布、涤纶或腈纶中的任意一种。
3.如权利要求1所述的一种温度调节的热敏染色材料,其特征在于,所述显色剂为双酚A、双酚S、3,3-二烯丙基双酚S、3丙氧基双酚S或S-201中的任意一种或多种。
4. 如权利要求1所述的一种温度调节的热敏染色材料,其特征在于,所述成色剂包括结晶紫内酯、3,3-双(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)苯酞、3,3-双(1-丁基-2甲基吲哚-3-基)苯酞、3,3-双(1-辛基-2-甲基-3-基)苯酞、3-二乙氨基-7-甲基荧烷、3-二乙氨基-7,8-苯并荧烷、3-(N-乙基-N-甲苯氨基)-7-甲基荧烷、3-二乙氨基-6甲基-7- 氯荧烷、3-二乙氨基-7-乙氧羧基荧烷、3-二丁氨基-7-乙氧羧基荧烷、3-二乙氨基-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-二丁氨基-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-(N-乙基-N-4-甲苯氨基)-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-(N-乙基-N-异戊基)-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-二乙基-7-二苄氨基荧烷、3-二乙氨基-7-(2-氯苯氨基)荧烷、3-(4-二甲氨基)-3-(1-丁基-2-甲基-吲哚-3-基)-6-二甲氨基苯酞或3-二乙氨基-6,8-二甲基荧烷中的任意一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种温度调节的热敏染色材料,其特征在于,所述保护层由如下方式制备而得:
30g10%丁苯乳液,10g硬酯酸锌,1g二苯甲酮紫外吸收剂,30g超细碳酸钙,10g纳米二氧化钛加入30g10%PVA水溶液中,混合生成保护层。
6.如权利要求1所述的一种温度调节的热敏染色材料,其特征在于,所述热敏增感剂包括2-苄氧基萘、1,2-二苯氧基乙烷或1,2-双(3-甲基苯氧基)乙烷中的任意一种或多种,其添加量与所述热敏成色剂的质量之比为0-2.0:1。
7.如权利要求1所述的一种温度调节的热敏染色材料,其特征在于,所述抗氧剂包括BHA、对叔丁基苯酚或2,4二叔丁基苯酚中的任意一种或多种,所述抗氧剂的使用量与总固含的质量之比为0-0.5:1。
8.如权利要求1所述的一种温度调节的热敏染色材料,其特征在于,所述紫外吸收剂包括二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三氮唑类紫外线吸收剂、三嗪类紫外吸收剂,所述紫外吸收剂使用量与总固含的质量之比为0-0.5:1。
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