CN1210921A - 一种含有挥发剂的功能材料 - Google Patents

Abstract

一种功能材料,随着如芳香剂、除臭剂、抗菌剂等的挥发剂的挥发而发生颜色消褪,因此使用者可以目视判断挥发剂作用的结束。一种挥发剂和溶解比率为0.0001—1%的油溶性染料被承载于不能被油溶性染料染色的即对油溶性染料具有低亲合力的多孔载体上。在每一平方厘米多孔载体的有效表面积上含有0.1—100μg油溶性染料。

Description

一种含有挥发剂的功能材料

本发明涉及一种功能材料，它使用诸如芳香剂，除臭剂、抗菌剂、抗真菌剂和/或防蛀剂等挥发剂并含有一种可以对挥发剂的挥发结束进行目测的染料。

现有技术中有一种材料含有诸如芳香剂的挥发剂和挥发剂染料，从而可对挥发剂的余量及其作用按照颜色褪变的程度进行目视检测。

但在这类材料中，挥发剂和染料未必以相同的速度挥发。因此，如果染料早于挥发剂挥发完毕，则尽管实际上还余留有相当数量的挥发剂，使用者也可能会以为挥发剂也已挥发散尽，而将该材料弃之不用。相反地，挥发剂可能早于染料挥发完毕，这种情况下，尽管该材料实际已无任何效果了，使用者还会继续使用下去。

现有技术中还有一种材料含有挥发剂和一种带色有机化合物，可以基于伴随着挥发剂挥发的化合物的化学变化所导致的化合物的颜色变化对挥发剂的效用进行视觉检测。在这种情况下，尽管不存在挥发剂有效期限和颜色变化之间的时间差异问题，但挥发剂和带色有机化合物的结合又会产生一个大问题。换句话说，可用来与某特定带色有机化合物结合在一起的挥发剂的种类十分有限。还有，即使结合是可能的，大多数带色有机化合物会随着挥发剂的挥发而使颜色变深。变深的颜色会给人们一个错误印象即该材料是新制的，且含有大量的挥发剂，但实际上该挥发剂已散尽。

本发明的一个目的是提供一种功能材料，可以根据颜色褪变的程度目测出挥发剂的挥发结束，且几乎可以使用任何一种油溶性染料可在其中溶解的挥发剂。

本发明提供了一种功能材料，它包含有一种挥发剂，一种溶解比率为0.0001-1％的油溶性染料和一种不被油溶性染料染色的多孔载体，载体上具有微孔，挥发剂和油溶性染料存留在微孔中，从而可以目测出挥发剂挥发完毕，油溶性染料的含量为在每平方厘米的多孔载体的有效表面积中含有0.1-100μg。

本发明中所采用的“溶解比率”是由下式算出：

本发明中采用的多孔载体的“有效表面积”是从一个无限远处的光源(如太阳)发出的光射在载体上产生的最大阴影面积的二倍。例如，一半径为r的球体的有效表面积为2×πr²。一块长度为a，宽度为b，厚度为c(a、b的值远远大于c)的平板或平片的有效表面积为2×ab。

如果挥发剂还存留在材料中，因染料溶解于挥发剂，所以可将挥发剂染色。这种情况下。因为均匀地存在于多孔载体的微孔中的挥发剂被染色，在人眼中，整体功能材料是有颜色的。在挥发剂挥发的过程中，同样，因溶解有染料的挥发剂还存在于多孔载体的微孔中，所以整体功能材料看上去仍是带颜色的(参见图1所示)。

当挥发剂接近挥发完毕时，溶解在挥发剂中的染料将在载体的表面上分离出来而不使载体染色，因为该载体对该染料无亲合力。如果染料的量很小，则分离出的固态染料的表面积与载体的表面积相比很小。所以，整体功能材料即显现出载体本身的颜色。例如，如果染成兰色的挥发剂被承载于一白色载体上，则当该挥发剂接近挥发完毕时，载体的白颜色便将呈现。因此，随着挥发剂的挥发，该功能材料从兰色变为白色。所以使用者通过功能材料的颜色可目视判断出挥发剂已用的情况。功能材料颜色的变化并不是由于染料本身颜色的变化，而是由于染料的分离和相对于载体的整体表面的被染色面积相应的减小所引起的。在这种情况下，对于人眼来说，当染料的颜色很难被观察到时，只有载体的颜色是明显的(参看图2所示)。

这样颜色上的变化告知使用者挥发剂挥发的结束。

在图1和2中，1为载体，2为溶解的染料，2’是分离的染料。

如果挥发剂作为一种有效成分诸如一种芳香剂，抗菌剂和一种除臭剂等起作用时，本发明中的材料的功能是通过颜色变化显示挥发剂效用的有效期限。否则，该材料通过控制挥发剂挥发所需的期限充当一种时间指示剂。

这种功能材料的颜色变化与油溶性染料的溶解比率和该染料在多孔载体的每一单位有效表面积上的存在量有密切关系。

如果溶解比率小于0.0001％，当挥发剂浸渍有染料时，它不能着色。如果溶解比率超过1％，当染料象一层薄膜一样在载体上散布时，它将会分离。因此即便挥发剂已挥发尽了，该材料的颜色也将不会消失。

如果油溶性染料的含量在每平方厘米多孔载体的有效表面积上少于0.1μg，通过挥发剂的浸渍不可能使全体载体着色。如果每平方厘米上染料含量超过100μg，当挥发剂挥发尽时，载体的整个表面将被分离的染料覆盖住。所以材料的颜色将不会消失。

本发明所使用的挥发剂可以是任何挥发性的、常温下液态的物质。这样的挥发剂包括有防蛀剂/驱斥剂(如除虫菊类和薄荷油)；香料(如蒎烯，苎烯，莰烯，萜品油烯，芳樟醇，香叶醇，香茅醇，柠檬醛，苯甲醛，香芹酮、薄荷酮，香豆素，苯甲醚，百里酚，丁子香酚，茴香脑，肉桂酸，苯乙酸，氢化肉桂酸，乙酸乙酯，乙酸香叶酯，异戊丙酸酯，玫瑰氧化物，氧化酮，桉树脑，吲哚，甲基引哚，甲基喹啉，麝香，灵猫香，龙涎香，柠檬油，玫瑰油，檀香木油，熏衣草油和茉莉油等)；抗菌剂/抗真菌剂(如异硫氰酸烯丙酯，辛基醛，溴代肉桂醛等)；香精油/除臭剂(诸如日本柏油(hibaoil)，日本扁柏油，竹提取物，蒿叶提取物，桐油，橄榄提取物，tsubaki油，桉树油，辣根提取物，芥子油，getto油等)；和醇类(如甲醇，乙醇和丙二醇等)。

本发明中可采用的油溶性染料包括分散染料如C.I.Disp.Red54,C.I.Disp.Red60,C.I.Disp.Red73,C.I.Disp.Red92,C.I.Disp.Yellow51,C.I.Disp.Yellow54,C.I.Disp.Yellow64,C.I.Disp.Yellow79,C.I.Disp.Blue56,C.I.Disp.Blue79,C.I.Disp.Blue81,and C.I.Disp.Blue139，溶剂染料如C.I.Solvent.Red23,C.I.Solvent.Red24,C.I.Solvent.Red26,C.I.Solvent.Yellow2,C.I.Solvent.Yellow7,C.I.Solvent.Yellow14,C.I.Solvent.Blue37，以及C.I.Solvent.Blue38；和还原性染料。

至于载体则应选择一种不能被上述染料染色的材料。这种材料包括多孔纤维素材料如纸、纺织物，非纺织物，木屑，纸浆板，纸浆毡片，纤维素海绵体和纤维素微粒等；由诸如淀粉，聚乙烯醇，藻阮酸盐，酪素，胶原，聚酰胺和聚丙烯酸等材料制成的纺织物、非纺织物、海绵体或多孔微粒形式的亲水性多孔聚合物；浸渍有亲水性材料的憎水性多孔聚合物，可采用浸渍有亲水性材料的聚氨酯，聚乙烯或聚丙烯等制成的纺织物、非纺织物、海绵体或多孔微粒形式；纤维素醋酸酯、硝基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素制成的纺织物、非纺织物、海绵体或多孔微粒形式的多孔纤维素衍生物；和硅酸盐、硅胶、沸石、氧化铝制成的多微粒形式的多孔无机材料。

如果采用了一种可被染料染色的载体，则当挥发剂挥发完后，载体将被染色，所以，这种载体不可选用因为这种功能材料不能发生颜色变化。

在将染料填入多孔载体的孔隙内后，挥发剂可以浸渍以包埋材料如蜡。此包埋材料可以是一种矿物质石蜡如地蜡，一种石油蜡如链烷烃石蜡或微晶蜡，一种天然蜡如脂肪酸，硬酯酸，巴西棕榈蜡或稻谷蜡或一种常温下呈固态诸如硬酯醇，苯甲酸或BHT等的物质。如果载体是白色的，则应采用一种白色固体材料。

为了用包埋材料将染料固定在多孔载体的孔隙中，可以将蜡熔化与染料混合，将搅拌混合后的液体包埋在多孔载体的孔隙中。

另外，可将一熔融态的包埋材料预先与油溶性染料和挥发剂搅拌混合，然后包埋在多孔载体孔隙中。

染料被包埋在多孔载体的孔隙中的功能材料更为可取，因为这样可以防止染料随着挥发剂的挥发移向载体表面并在其表面上分离。

本发明的其它特点和目的将在下列结合附图的描述中更为明显。

图1为一种染料溶解在液态挥发剂中并覆盖住一载体的孔隙的状态的示意图。

图2为另一视图，说明挥发剂已挥发完毕，染料局部地絮凝并分离在载体孔中，从而暴露出载体表面。

下述试验是作为本发明的一些实施例和对比例进行的，其结果显示在表1中。实施例1：

制备一种溶液，它含有300g烯丙基异硫氰酸酯(以下简称为“AIT”)作为亲脂性挥发剂，并在其中溶解了30mg作为分散染料的Disp.Blue79。将3g这种溶液(含有300μg分散染料)浸入到4g纤维素珠中(由RENGO制造的VISCOPEARL；有效表面积300cm²)。实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，只是在AIT中溶解6mg染料(3g溶液中的染料含量为60μg)。实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，只是在AIT中溶解600mg染料(3g溶液中的染料含量为6μg)。实施例4：

本实施例与实施例1基本相同，只是载体不是纤维素珠而是纤维素片块(有效表面积：300cm²)。实施例5：

本实施例与实施例1基本相同，只是挥发剂不采用AIT而采用的是苎烯。实施例6：

本实施例与实施例1基本相同，只是采用2g硅酸钙(有效表面积：300cm²)作为载体。实施例7：

本实施例与实施例1基本相同，只是采用的染料是一种溶剂染料一Solvent.Red 1。实施例8：

将30mg Disp.Blue79和20g熔融的链烷烃石蜡混合在一起，再将0.2g这种混合物(染料含量300μg)倒进4g纤维素珠(有效表面积：300cm²)中并使之冷却。由此得到的复合珠用3g AIT浸渍。其余，本实施例与实施例1相同。实施例9：

将0.3mg Disp.Blue79作为分散染料和5g链烷烃石蜡与3g AIT加热混合并搅拌。由此得到的液体浸渍4g纤维素珠。其余的与例1相同。实施例10：

本实施例与实施例9基本相同，只是采用的挥发剂是苎烯。实施例11：

本实施例与实施例9基本相同，只是包埋材料不用链烷烃石蜡而是采用了硬酯酸。实施例12：

本实施例与实施例9基本相同，只是采用的载体为硅酸钙。实施例13：

本实施例与实施例9基本相同，只是采用的染料是一种溶剂染料-Solvent.Red 1。

对比例1：

本实施例与实施例1基本相同，只是将1.5mg染料溶于AIT。(3g溶液中含15μg染料)。

对比例2：

本实施例与实施例3基本相同，只是采用了0.4g纤维珠(有效表面积：300cm²)。

对比例3：

本实施例与实施例1基本相同，只是30mg水溶性染料酸Blue112在300gAIT中分散。

对比例4：

本实施例与实施例1基本相同，只是采用了一种溶剂染料-Solvent.Blue 35作为染料。

对比例5：

本实施例与实施例9基本相同，只是采用油溶性染料不溶解于其中的乙醇作为挥发剂。

对比例6：

本实施例与实施例9基本相同，只是采用了可被油溶性染料染色的泡沫聚氨酯作为载体。

根据本发明，颜色或色调的变化，特别是褪色，与挥发剂的挥发度有直接关系。也就是说，目视判断挥发剂的挥发结束的可信度是很高的。可以使用任何油溶性染料溶于其中的挥发剂。挥发剂被包埋在多孔载体的孔中的材料可以高效地控制挥发剂的释放。

【表1】

		载体	染料	添加剂	包埋材料	A	B	色调
										1	纤维素珠	Disp.B.79	AIT	→	1	0.2	兰色→白色
2	↑	↑	↑	→	0.2	↑	↑
								3		↑	↑	↑	→	20	↑	↑
4	纤维素片块	↑	↑	→	1	↑	↑
								5		纤维素珠	↑	苎烯	→	↑	0.03	↑
6	硅酸钙	↑	AIT	→	↑	0.2	↑
								7		纤维素珠	Solvent R.1	↑	→	↑	0.4	红色→白色
8	纤维素珠	Disp.B.79	↑	被包埋和添加剂浸渍的烷烃石蜡	↑	0.2	兰色→白色
								9		↑	↑	↑	与添加剂混合再被埋入的链烷烃石蜡	↑	↑	↑
10	↑	↑	苎烯	↑	↑	0.03	↑
								11		↑	↑	AIT	混合有添加剂并被填入的硬酯酸	↑	0.2	↑
12	硅酸钙	↑	↑	与添加剂混合再被埋入的链烷烃石蜡	↑	↑	↑
								13		纤维素珠	Solvent R.1	↑	↑	↑	0.4	红色→白色
	1	纤维素珠	Disp B.79	↑	→	0.05	↑										白色→白色
								2	↑	↑	↑	→	200	↑	兰色→兰色
	3	↑	Acid B.112	↑	→	1	0.00005									白色→白色
								4	↑	Solvent B.35	↑	→	↑	1.2	兰→兰
	5	↑	Disp.B.79	乙醇	与添加剂混合再被埋入的链烷烃石蜡	↑	0									白色→白色
								6	泡沫聚氨酯	↑	AIT	↑	↑	0.2	兰色→兰色

A：每一单位载体有效表面积上的染料含量    (单位μg/cm²)B：染料的溶解度(单位％)

Claims (4)

1、一种功能材料，其特征在于：它包含有一种挥发剂，一种溶解率为0.0001-1％的油溶性染料和一种具有微孔、不能被所说的油溶性染料染色的多孔载体，所说的挥发剂和所说的油溶性染料被存留在所说的孔内，以实现目视判断所说的挥发剂的挥发结束，在每一平方厘米的所说的挥发剂的挥发结束，在每一平方厘米的所说的多孔载体的有效表面积上含有的油溶性染料为0.1-100μg。

2、根据权利要求1所述的功能材料，其特征在于：所说的多孔载体是由纤维素珠、纤维素海绵体或纸制成的一种纤维素多孔材料；或是亲水性纤维制成的纺织物或非纺织物；或是一种诸如硅酸钙、氧化铝、硅胶或沸石的亲水性多孔材料。

3、根据权利要求1或2所述的功能材料，其特征在于：所说的油溶性染料与一种包埋材料混合并搅拌，该包埋材料可以是一种矿物质蜡如地蜡，一种石油蜡如链烷烃石蜡和微晶蜡，或一种天然蜡如脂肪酸、巴西棕榈蜡和稻谷蜡，搅拌后的混合物被埋入所说的多孔载体的所说的孔隙内，所说的多孔载体被浸渍有所说的挥发剂。

4、根据权利要求1或2所述的功能材料，其特征在于：所说的油溶性染料和所说的挥发剂被混合和搅拌在一种包埋材料中，该包埋材料是一种矿物质蜡如地蜡，一种石油蜡如链烷烃石蜡和微晶蜡，或一种天然蜡如脂肪酸、巴西棕榈蜡和稻谷蜡，混合物被包埋入所说的多孔载体的所说的孔内。

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