CN1643103A - 可成型的、多孔的化学发光反应物组合物及其装置 - Google Patents

Abstract

揭露了一种可成型的、多孔的化学发光反应物组合物及其装置(11)和其制备方法。本发明的流态固体混合物(12)可以使用或不使用模具来固化成具有更多或更少硬度的形式。该固化的固体可用作化学发光反应物组分和用于不同情况。

Description

可成型的、多孔的化学发光反应物组合物及其装置

发明领域

本发明涉及化学发光组合物领域。更具体地，本发明涉及从一种用固定的化学发光材料产生光的装置。

发明背景

“化学发光反应物”、“化学发光活性”或“化学发光反应物组合物”一词的释义是一种以本发明所公开的方法与其他必需的反应物相反应时将产生化学发光的混合物或其组分。

“荧光物质”一词的释义是一种在化学发光反应中发荧光的物质，或一种在化学发光反应中发荧光的物质。

“化学发光组合物”一词的释义是一种引起化学发光的混合物。

“去块化”一词的释义是将一团或一块物体中的压缩部分打散或疏松。

“流态固体混合物”一词的释义是一种非液体混合物，其在激发态下表现如伪液体，但是在静止态具有固体性质。

产生化学发光时通常使用一个双组分系统通过化学反应来产生光。化学光通过两种组分联合产生，该两种组分通常以化学溶液形式存在，被称为“草酸盐组分”和“活化剂”组分。所有的适用的草酸盐及活化剂组合物，包括各种现有技术中已知有用的附加的荧光剂、催化剂及类似物，均可以在本发明中使用。

两种组分在活化前以各种不同方法保持物理上的距离。通常用装有一种组分的熔封的易碎玻璃瓶置入含有另一组分的易曲可变的外层容器的内部。这个外层容器被密封，其内既有第二组分，也有带内容物的易碎小瓶。通过诸如折曲操作等的与内部小瓶之间的紧密接触施加的外力引起小瓶破碎并释放第一组分，使得两种组分能够相混合并发光。因为本类型的装置是为了产生可用的光输出，外层容器通常由透明的材料构成，如聚乙烯或聚丙烯。它们能允许化学发光系统产生的光透过容器壁发射。设计这些装置时，可以通过向化学发光反应物组合物或/和容器添加染料或荧光物质使装置发射多种颜色的光。而且，可以通过对装置的改造使其在特定的部位发射光。

这些化学发光系统的示例如Kaplan的美国专利No.5,043,851所述。Kaplan公开了一种多角的化学发光光照装置，其发射的光集中于装置的各角，因此增强了装置的光棒部分的可视度，并优化了发射出的光的产量及分布。

Richter等的美国专利No.4,626,383公开了被用于短时程高强度系统及低温系统的发光的方法中的化学发光反应催化剂。该发明涉及双组分化学发光系统的催化剂，其中的一个组分是过氧化氢，另一个组分是草酸酯荧光剂成分。其中的教导有：锂的羧酸盐催化剂，如水杨酸锂，能减低反应的活化能力并降低光反射过程中对温度对依赖性。

Bay等的美国专利No.5,121,302叙述了一种单向发光的化学发光装置，该装置含有：一个片状金属箔背板，其周缘被热熔封于一个双组分的前板上，以及用以将内部区域隔成两室的临时分离手段。双组分中，其一为片状金属箔，其二为透明或半透明的聚烯烃片。双组分中的金属箔提供热稳定性、延长的有效期、及对挥发性活化剂溶液组分的相对不透过性。因为金属箔具有不通透性，它贮存活化剂溶液时能够保持后者的有效性。

Dorney的美国专利No.6,062,380公开了一种能照明的发光杯系统。该装置大致上是一种圆柱形的容器，由固体材料做成。它的一个优选的实施例由半透明的塑料材质构成，它的材料赋予外层杯子的有限度的弯曲性，令其外形能在两边受到按压时略微产生临时性变化。杯壁内具有空腔。空腔富含内装有化学发光液体的易碎的安瓿。安瓿内的化学发光液体是草酸盐。空腔内存在第二化学发光液体，当安瓿破碎后，两种抗体相互接触并产生光。安瓿的破碎是借助使用者施加在杯子外层空腔处的压力而实现的。在杯子的底部具有一个塞子，它可以移离或者不能移离，它将第二化学发光组分封固在空腔的空间之内。

再之，人们希望发光的物体具有不同的形状和形式。Elliott的美国专利No.4,814,949公开了一种制造定型的二维化学发光物体的方法。经典的液体化学发光试剂被组合用于发光。

一种具有期望形状并具有吸收能力的非编织型物件在混合及活化后能够吸收化学发光试剂，因而物件以期望的形状下发光。虽然形状可能因需要的变化而复杂或简单，但是它基本限定于二维的表面，并且每一装置只产生一种单一颜色的光。

Rauhut的美国专利No.3816325公开了一种能够从具有膨胀性的多聚组合物中发光的化学发光系统。其中使用了两种基本的产生固体化学发光系统的手段。第一系统倚赖化学发光草酸盐溶液向固体多聚底物的扩散，如长的乙烯基管系统。当长的乙烯基管系统长时间浸入适当的化学发光试剂后，扩散发生。在管系统移离草酸盐溶液后，在管系统表面的液体活化剂引起管的发光。因为固体聚合物多孔性相对低，难以迅速并完全使管系统中的草酸盐活化，因为也需倚赖这种相对慢的扩散步骤使得活化剂溶液在光产生之前到达分散在聚合物中的化学发光试剂。

在美国专利No.3,816,325的更进一步的实施方式中，化学发光草酸盐溶液与聚氯乙稀树脂粉末相混合形成膏体，然后该膏体被铺展于底物(substrate)上，于烤箱中烘焙形成一层易弯曲的弹性薄膜。虽然该实施例具可操作性，但是其聚氯乙烯片在均一性、强度及易曲性上表现不好，最重要的是其多孔性也差。另外，所述的方法主要适用于产生较薄的物体而已。

Cohen等的美国专利No.5,173,218公开了一种通过液体浆化物结合PVC聚合物产生多孔的易弯曲的化学发光结构的方法。虽然存在进步，但是产生的样品仍存在多种缺点，特别是在固态时产生的化学发光物体并非平薄的物件。通过强韧的聚合物树脂制作的薄的衬垫(pad)具有满意的活化剂溶液吸收性能。然而，所述的方法主要针对将液体浆化物混合物倾倒入模子中形成的衬垫。因此浆化物将形成的形状局限于其所进入的模子。另外被本领域技术人员公知的是现有技术的配方与方法产生的化学发光衬垫在浆化物烘焙时与模子接触部位具有相对粗糙及不可渗透的皮肤。这种皮肤易于辨认，因其是衬垫上较黑且较透明的区域；它高度不可渗透。最终它不能迅速吸收液体活化剂溶液，并因此对装置的光输出的贡献微小。皮肤的厚度因烘焙步骤耗时长短及温度而改变。但是在任何时候产生的皮肤因为其无发光能力都代表着材料的浪费。已经认识到皮肤是因为浆化物在烘焙过程中不能吸入空气而导致。为了得到明显多孔的产品，空气在烘焙过程中需从浆化物的敞开面进入到浆化混合物中。在固化过程中，空气通常被吸入衬垫以替代PVC树脂吸入的溶剂所占的空间。随着衬垫的上层区域先固化、下层区域随后固化，空气被吸入到衬垫的更深层。正主要是空气在烘焙过程中的纳入决定了多孔空间的比例及衬垫的吸收性能。在烘焙过程中的某一点上，模子底部可能达到使与模底相接触的浆化混合物开始胶化和固化的温度，但是从敞开面形成的空气路径尚未达到该下层区域。因为缺乏空气，这些底面固化引起衬垫坚硬、致密、并真正非多孔，产生的位置在与模底紧邻的区域及模子边缘区域(后者的程度较轻)。如果模子被搁置于固化炉中的低温物质上，这种底部先固化的形式带来的不良效应可以最小化，因为这使得浆化物底层需在其他部分固化后才能固化。但是，不需要的坚硬、不通透的皮肤层仍未得到解决。

在诸如美国专利No.5,173,218所公开的烘焙步骤中，浆化物在空气进入其聚合物基质时扩张，使基质的体积增大。最终在试图固化浆化物的较大团块时出现明显问题。例如，按照THE & APOS；218专利所述将液体浆化物混合物倾倒入受试管中并以合适的时间烘焙固化，将产生致密且坚硬的团块，其显示出极差的多孔性及在团块大部分区域的极弱吸收性能。这种问题部分因为这种底部先固化方式，其中在固化过程中，因模底附近的浆化物固化后其上方存在一种空气密封层，被吸入浆化物的空气不足。另外，意外发现如果固化时物体膨胀受抑，浆化物将不会吸入足够量的空气。在上述受试管的示例中，侧壁限制了浆化物膨胀及足够空气的吸入，不能产生具有高多孔性及足以吸收使产品活化的活化剂的吸收性能的固化基质。即使垂直方位上浆化物可以自由膨胀，侧面上的限制足以对抗固化过程中浆化物的理想态膨胀及空气导入。因此，现有技术的缺陷使得固化团块显示出低的多孔性及不好的光输出率。

通常人们需要不仅能发光，而且能产生各种不同颜色的光的化学发光装置。Nowak等的美国专利No.5,508,893涉及一种多色的化学发光装置及其制作方法。该装置含有一个至少部分装有活化剂溶液的可弯曲的管，多个装有草酸盐溶液的置入管内的安瓿，及至少一个的用于防止颜色混合的置于安瓿间的间隔件。该装置在活化后能够发射不同颜色的光。

Chopdekar等的美国专利No.5,705,103描述了具有可控发光时程的组合物。组合物含有溶解于溶剂中的草酸盐组分(包括草酸酯)、溶解于溶剂中的活化剂组分(包括过氧化组分及催化剂)、及荧光剂。通过选择适当分子量的同聚物作为草酸盐组分，对发光总时间及起始发光时刻的控制可以被变更。虽然该装置提供一种可控的发光时程或光稳定性，但是组合物不能控制气体的产生，也不能不倚赖容器而单独存在，即组合物并非可成型或多孔的。

因此，现有技术所缺或的是产生能够通过化学发光反应而自主发光的三维物体的手段，以及产生具有快速活化能力及优良光输出率的高度多孔化的组合物的方法。另外，现有技术不能设计出的产品不能独立于容器存在、不能使产生气体的黑暗区域最小化，也不能同时发射多种空间上相互独立的化学光或不同波长的化学光。

发明概述

本发明涉及一种能够自我发光的三维物件的制造方法。该物件可能很简单，也可能很复杂，因需要而变，可以用可成型的化学发光反应物组合物来制造。该组合物具有这样的性质：它可以被容易地置放入不同形状的容器中，然后在所述的容器中固化成固体，其形状与所述容器精确吻合。一旦形成，组合物成半坚硬态，在需要时可以移离容器。另外，本发明提供了一种化学发光反应物组合物，它具有异常的多孔性，且并不要求材料呈现有技术所述的相对的平薄状。而且，本发明方法产生的物件可以是中空的，因此应用小量的材料即能制作出三维发光物体。再之，这些物体可以具有多种颜色，即单一物体能够同时产生多种的空间上相互隔离的不同颜色或波长的化学光。

本发明的基本目标是在固体产品固化前制造液体活化剂快速可靠活化所需的固体内的较大间隙空间。因此，该系统不完全倚赖于固化过程中令空气能从外部进入基质的多孔性。因为本发明产品的最终多孔性主要依赖于固化前的稠化程度，所以该产品的最终多孔性能够被精确并良好地控制。

大多情况下，能够被快速活化的产品是理想的。因此，活化剂溶液必须与化学发光体系的草酸盐溶液迅速完全地反应。然而有时延缓反应的速度，或者至少减慢活化剂能够达到草酸盐组分并与之反应的速度是理想的。因为在实践中本发明的产品可被稠化至任何需要的程度，活化剂与固体产品接触的间隙空间可按需减少，因而降低了活化剂的活动性及其与含固体草酸盐的组分相反应的能力。另外，因为大多数的化学发光固体的多孔性取决于固化前的致密度，因此本发明的产品可以在相对小的空间内固化，如在试管内，且得到的产品具有高多孔性并能接受活化剂溶液。

因此，本发明的一个目的是提供一种制造能通过化学发光反应自我发光的三维物体的方法，该物体能够同时产生多种的空间上相互隔离的不同颜色或波长的光。

本发明的另一个目的是产生一种具有高多孔性的三维的化学发光物体。

本发明的另一个目的是提供一种其多孔性能够被容易地精确控制的三维化学发光物体。

本发明的另一个目的是提供一种三维化学发光物体，该物体可以通过置入一种在固化时化学发光反应物组合物不会明显膨胀的模子中制作形成。

本发明的另一个目的是提供一种三维化学发光物体，该物体没有或几乎没有因固化不当引起“皮肤”效应导致的黑暗区域。

本发明的另一个目的是提供一种三维化学发光物体，该物体以一种中空物体的形式形成。

本发明的另一个目的是提供一种三维化学发光物体，其中的大部分多孔性在固化步骤之前形成。

本发明的另一个目的是提供一种化学发光反应物组合物的配方，该组合物为可成型的，且因此容易在存在或不存在模子或框架时形成所需的形状。

下面的说明书及与之相结合的相应的附图将使本发明的其他目的及优点变得明了。其中的本发明的一些实施方式被作为例示或图示提出。附图是说明书的一部分，其包含本发明的实施例，并图示了各种不同的目的和特征。

附图说明

图1是不同体积浓度的固体草酸盐时光输出随活化时间的变化图；

图2是本发明的一个实施例的绘制图；

图3是如图2所述的实施例的横切面图，显示了化学发光反应物组合物的放置；

图4是如图3所述的实施例的横切面图，显示了使用捣压工具而使化学发光反应物组合物的稠化；

图5是稠化后的实施例的横切面图，显示了第二化学发光反应物组分的放置及流态固体混合物的空隙；

图6是本发明的另一实施例的横切面图，显示了化学发光反应物组合物的放置；

图7是如图6所述的实施例的横切面图，显示了捣压工具在化学发光反应物组合物内的位置；

图8是本发明的一实施例的横切面图，显示了使用一如图7所述的捣压工具而使化学发光反应物组合物的稠化；及

图9是本发明的一实施例的横切面图，显示了稠化的化学发光反应物组合物。

发明的详细描述

本发明涉及一种化学发光反应物组合物的配方、制造方法、及其使用装置；该组合物能够成型并可以被用来制作一种多维的物体。这种组合物克服了现有技术的弱点，实现将一种新型制作方法用于化学发光材料并缘此得到一种高度多孔化的形状特异的化学发光物体的用途。本发明的方法不局限于一些能产生现有技术所述的相对平薄物体的经典铸造方法。

本发明的可成型的多孔粉末可容易地被压缩到各种不同程度，且在热固化下，可能形成一种相对强韧且高度多孔的材料。材料的外观密度易于通过压缩或稠化的程度来控制。因此可以产生任何所需外观密度的物体。因为外观密度直接影响活化剂吸收的速度，化学发光活化的速度可被方便地控制。

参考附图，图1显示了产物体积浓度与活化时间的变化图。生产和测试了两种装置，每种均包含一种化学发光反应物组合物，该组合物以含有固体草酸盐组合物的形式存在，在下述文本中被称为固体草酸盐。第一装置具有大约为0.54g/cc的体积浓度，活化约10分钟后达到最大的光输出。第二装置具有0.72g/cc左右的体积浓度，活化约37分钟后达到光输出峰值。数据表明体积浓度能影响活化时间，即压缩程度大的物体需要更长的活化时间。这种光输出曲线可控制的性能使得生产的化学发光装置能够适应广泛的市场需求。

例如，在生产大的化学发光物体时，中空的化学发光形状可优选为固态形状，因为当固态形状内部深处产生的光勉强达到表面时，不能作为有效的光被发射，因而存在渐弱的返回效应。再之，中空的化学发光形状在引入第二反应物组分时更为方便和美观。可以将含有第二反应物组分的安瓿或容器放入中空形状的空隙中。当安瓿或容器破裂后，第二组分可以容易地被吸收入中空结构的内表面，再通过毛细作用迅速转移通过多孔的化学发光基质，直至整个材料均被之浸润并通过化学发光法产生光。将第二成分置入空隙处，同时将其隐藏，同时可以制作出在审美上更令人愉悦的产品。

利用本专利说明能够制造出的产品形式的示例是一种化学发光的蜡烛。这种蜡烛是真蜡烛的一种安全可靠的替代品。真蜡烛的火焰可能引燃其他物品，与其不同，化学发光的蜡烛可防风、防水。利用本发明技术，可以制造出一个能发射任何所期望颜色的光，或任何颜色或波长相组合的光的单一装置。

以前尝试制造出的这些利用化学发光系统作为光源的“蜡烛”已经显示出缺点，最典型的是如光棒等的化学发光装置应用液态物质，装置具有头部空间，大约占其容积的30％，这个头部空间区域不能产生光。申请号为10-170263的日本专利公开了一种气泡捕捉方法，其中的位于化学发光液体上方的气体头部空间(或气泡)被囿于装置的一个区域。而非顶端部分。通过将气泡从密封的化学发光装置(如蜡烛)的顶端部分移位，这样蜡烛焰体的整个部分在化学发光反应时外观上均发光。如果气泡仍被允许存在于焰体内，因为气泡区不发任何光，焰体顶部邻近处将有一个黑暗区。这种黑暗区的存在将弱化本装置的总体视觉可接受度。过氧化发光系统还通常产生二氧化碳、一氧化碳及氧气。在任何的液态化学发光系统内，这些气体上升至顶端并在装置的顶部形成气泡。因此，尽管申请号为10-170263的日本专利所叙述的装置可以有效消除原本即存在于化学发光装置顶部的气泡的问题，但是不能消除化学发光过程中产生的气泡。本发明提供一种蜡烛或任何一种所要的化学发光物体，其起始头部空间气泡及在化学发光过程中产生的可见气泡都被消除。此外，本发明装置无需任何特别地构建捕获器、通道或阀门来实现此功能。因为本发明的化学发光系统的可成型的材料是固体的，没有气泡聚集或积累的空间。虽然化学发光过程中仍产生气体，但是这些气体在可成型的固体材料中的上升受到阻止，而均匀分布于固体内，因而光的输出几乎没有缺陷。

图2显示了本发明的一个优选的实施方式，其中化学发光蜡烛10包含一个烛棒状的吹模成型的封套。当该装置被激活后，蜡烛的火焰部分发光。

如图3示的一个蜡烛封套11通过吹模或其他合适的方法制作，所用的材料包括聚乙烯或聚丙烯，但不限于此。优选地，该蜡烛封套与火焰部分较远的末端向左开口。蜡烛封套11以开口端朝上的方式放置。本发明的一种可成型的化学发光反应物组合物12被置入蜡烛封套11内，使封套部分被充满。虽然这种流态固体混合物是可流动的，但是它也显示出一定程度的粘性，并产生一种可包装的、可成型的湿粉末。因此，诸如震荡加料器等的辅助性加料法可用来协助这种可成型的化学发光反应物组合物12的加料。一旦这种可成型的化学发光反应物组合物12在蜡烛封套11之内，可以用如图4所示的专用捣压工具13轻轻地压实。该捣压过程不仅协助组合物与蜡烛封套11的形状相吻合，还协助使其稠化和压缩，因而如果封套11的位置被改变，其内的组合物就不会流动，也不会进一步移位。然而，组合物也可以在需要时从封套中移离，其方法是应用足够的震荡力引起压缩化的化学发光反应物组合物15液化。捣压工具设计成兼具一个渐尖小嘴14的工具，不仅能够捣压组合物，而且在压缩的反应物组合物中产生如图5所示的空腔16。该空腔提供一种便利的手段以利于第二化学发光反应组分18在安瓿17内的分布，并促进装置的快速、平稳的活化。一旦第一化学发光反应物组分被装入位置，蜡烛封套11的远端上的一个塞子19可被热熔封。另外，空腔16也提供一个令组合物在固化过程中分散展开的空间，以便于得到的产物能被超乎寻常地多孔化。虽然在生产高多孔性产物时不需要上述空腔，但是在一些情况下需要生产异常的多孔性产物时可能需要。这种空腔是现有技术所公开的方法中不可能有的。

如图所示6，制作一种化学发光的玫瑰花状的封套21时，先通过对封套进行第一次的吹模，即以例证方法从聚乙烯制成具花杆的玫瑰花蕾。花杆子的直径比花蕾的直径小许多。在这种优选的实施方式中，期望得到的玫瑰花的整个花蕾表面带化学发光的光泽。也期望得到的花杆子是使用最少的化学发光材料以产生期望的效果。玫瑰花状的封套21被充满以小量的可成型的化学发光反应物组合物12。

如图7所示，具有化学发光反应物组合物的玫瑰花状封套21是一种兼具空心针23及可扩张的气囊24的压缩工具22，为了例证的目的，它被描述成由至少一个的固位环25固位而成。空心针的远端插入到可扩张的气囊下，并且通过空心针的在气囊下的一侧的小孔能利用针内气压使气囊充气。如图8所示，气囊因气压差而扩张，因此在气囊24周围可成型的化学发光反应物组合物12向玫瑰花蕾封套内壁压缩。图9示处于半固体状态的压缩化化学发光反应物组合物。压缩操作完成后，气囊泄气，空心针探头被移离，产生空腔16。压缩的化学发光反应物组合物随后通过烘焙被固化于玫瑰花蕾封套内，在一个优选的实施例中烘焙在95℃下进行10分钟。组合物冷却后，一个含有第二化学发光反应物组分溶液的安瓿被插入到玫瑰花状的封套21内，一个配套的塞子被组装在花杆子上，进行热熔封以形成与上述蜡烛实施方式一样的密封效果。生成的产物是一种外观上与真正玫瑰花蕾一样的物体，它在活化后能够在整个花蕾的表面发射出光线。如实施例所示，进行活化时，只需要简单地将玫瑰花的花杆子弯曲使安瓿破碎并释放第二组分，第二组分随后被吸收入化学发光反应物组合物或可成型的固体混合物。压缩的化学发光反应物组合物与封套的内壁高度吻合，甚至连诸如玫瑰花花瓣等的微细细节也在本发明的方法中被细究。

对于所讨论的蜡烛与玫瑰花的实施方式，事先被假设的是固化的固体产物将保留在聚合物封套中的原位；然而，这种材料既容易被抛投入模子中并固化，也容易被移离。作为示例，实施本发明的固体化学发光物体可以通过使用压缩或离心模压的的方法制造。一些以本发明方法制作的造型各异的物品可作为自由漂移的物体被包含，它们被放置入含有第二化学发光反应物组分溶液的容器中时发光。例如，该系统能产生一种含有发光雪颗粒的“雪球”。因为本发明的化学发光反应物组合物的可成型的材料是处于固态，可以有很大的冗余度在一个器具中使用可定位的且空间上固定的颜色。例如，生成的玫瑰花蕾可以是红色带有桔红色条纹的花蕾。

本发明优于在经典光棒中所见的全液体化学发光系统的一个明显的优点是：在需要时本物体的整个表面均可发光。

因为本发明的生成产物是一种固体的化学发光材料，所以它可以在因容器的限制而使液体化学发光系统不能或不可能使用的条件下使用。

下列示例描述了为实现本发明的新颖性需进行的实验操作。

设计一系列实验的目的是为了鉴别对于生产一种可成型的多孔的化学发光反应物组合物所必须的理想材料与配方。根据现有技术的指引，制备预浆化物时将大约2份PVC树脂(Geon Corp.#121)同98份的在本文中以草酸盐溶液为示例的化学发光反应物溶液相溶解。制备浆化物时也根据’218进行，通过将59份的草酸盐预浆化物(上述得出)与31份中等粒径PVC粉末状树脂(Geon #218)及9份大粒径的PVC树脂(Geon #30)相混合。得到的材料是一种多孔的液态浆化物。

实施例1～6

为了考察不同固化时间与温度以及浆化物厚度对多孔性的影响，进行了6个实验；在每一个实验中，将重量约为7克的液态浆化物放置于一个小的铝质称量平底盘上，后者整个被放置于一个间隔件上，以致于平底盘底面呈轻微的倾斜，而产生厚度在0.015”~0.18”范围内的浆化物。在每次实验中，平底盘被搁置于循环气体烤箱中的铁丝网支架上。在固化特定的时间后，将各个样品移离平底盘，切开，检查其固化度与多孔性。固化度合适的样品的定义是：所有的草酸盐溶液均被吸收入到PVC基质中，且未显示出过度固化的迹象。在固化合适的基质中，低分子量的PVC颗粒相互融合。然而，高分子量的PVC颗粒即使吸收了液态的草酸盐溶液，它也不明显相互融合。如果固化时间过长及温度过高，高分子量PVC颗粒将相互融合，导致基质过度固化，其表现是在固化样本中出现黑色和/或发光的区域，在此被称为衬垫(pad)。这种过度固化的基质将有很低的多孔性。

表I显示了用不同的浆化物固化条件所获得结果：

                                 表I-浆化物固化

测试序号	固化时间(分钟)	固化温度(℃)	产物/现象
				1	3	95	在黑暗区域固化/粘化
2	5	95	可能过固化；在衬垫相邻区域无孔
				3	8	95	在密度；在衬垫相邻区域到衬垫的底部1/3厚度处没有孔
4	10	95	密度；在衬垫的底部1/3厚度处没有孔
				5	20	95	密度；在衬垫的底部1/3厚度处没有孔
6	8	82	低密度区域，黑暗和与衬垫相邻的区域

对于受试品1，很明显PVC颗粒并未完全地吸收草酸盐溶液，因为材料柔软，包含多量的游离液体。在实验2-5中，发现材料比较坚硬，但是每个固化样本仅仅在暴露表面被认为是多孔的。

1-5的受试品的任何一个样品被化学发光活化物试剂所活化。2-5受试品从表面发光，但是在黑暗、无孔的区域不明显发光。受试品1在大部分区域几乎不产生光线，估计是因为在固化过程中未被吸收进入PVC基质内部的液体草酸盐溶液形成障碍阻止了活化剂溶液在表面层的下面与剩余的草酸盐接触。一些发光处明显接近基质的表面，处于活化剂与草酸盐溶液混合的交界层。因为受试品1-5出现因温度过高引起过度固化而导致高分子量PVC颗粒相互融合，受试品6在较低的温度下进行固化。受试品6的实验结果却也与理论相背。虽然应用较低的温度及较短的时间，受试品6仍然明显存在黑色致密的区域，其衬垫已经与平底盘相接触。

实施例7

一种化学发光蜡烛以与上述实验1-6所述方法相同的液态浆化物形成方法制成。在制作这种蜡烛时，用注射器将大约3.2克的液态浆化物注射到聚乙烯蜡烛封套中。一个装有化学发光活化剂的玻璃安瓿被插入到浆化物中，以致于安瓿的低端接触到蜡烛封套的内底面。组合部件被置入一个温度设定在82℃的循环空气烤箱中固化12分钟。随后将组合部件移离并在室温下冷却，将蜡烛封套与固化的浆化物分开观察。PVC基质(固化的浆化物)外观上已完全固化，但是呈黑色且致密。将PVC基质部分从封套上移离，置入一个铝质的称量平底盘。在该部分物质中添加化学发光活化剂，固化的浆化物发射朦胧光。观察发现活化物仅仅与固化浆化物最表层的物质反应，而不能与固化浆化物内部的物质相反应。固化浆化物不吸收活化物溶液的原因不是浆化物的过度固化或固化不足，而是衬垫的多孔性极低。基质内部的多孔性，或孔道的空间，由两种途径衍化出。这种多孔性小部分源自基质中的已有的多孔化PVC颗粒。决定固化浆化物生成物的多孔性的更重要的因素是在固化方法中引导空气进入整个固化物的能力。观察发现，当使用’218指引的制作液态浆化物的方法时，如果足以固化浆化物的热能在外层物质完全固化和多孔化之前抵达内部区域，内部就以低多孔性固化。该效应是因为空气不能从周边液态区域迁移至内部所致。

实施例8

根据这些结果象，我们精取一定量的浆化物，以透气的底物(如10cm长10cm宽2cm厚的非编织型聚酯毛毯)支撑，并置入一个循环空气的烤箱中，于82℃维持8分钟。期望毛毯能对浆化物提供均一化空气进入，以及浆化物能以外层固化的方式固化，从而不能形成当浆化物以前在非通透性的铝质平底盘上固化而形成的黑暗、非多孔的区域。当每一个连续的浆化物构层均以从外到里的方式固化时，能形成多孔化物质构层，因此也允许空气达到下一构层。该样品被移离烤箱并冷却。检查发现衬垫无黑暗致密的区域，且高度多孔化。样品以化学发光活化剂活化，通体发出均匀亮光。

一个能解释PVC颗粒/溶剂浆化物之中的间隙空间形成的理论模式是：大球状的PVC颗粒与小的低分子量的PVC颗粒连成一种点阵排列；原先充满于颗粒间隙的溶剂被PVC颗粒所吸收。如果空气能够在固化程序中进入到点阵排列中，PVC颗粒吸收溶剂后发生膨胀和扩张。

实施例9

为了研究在使用更多的粒径更大PVC颗粒时是否能增加浆化物的空气进入，制备并测试了一种新的浆化物。该新样品包含56份的原浆，29份的中等大小的树脂颗粒(Geon #218)及15份的大体积的树脂颗粒(Geon #30)。大约2.5毫升的该液态浆化物被置入一个聚乙烯蜡烛封套中，其中也添加了一个玻璃质的活化物安瓿。物件在75℃固化12分钟后冷却，很明显浆化物在解构后已经固化，但仍包含非多孔化的黑色区域。

然后改进和检测以一种方式制备PCV树脂和液态草酸盐组合物的理论，该方式产生一种空气能在固化前或固化过程中的任何时候流过组合物的材料。

实施例10

通过将约2份的PVC树脂(Geon #121)及98份的草酸盐溶液溶解于上述的预浆化物中，用此来制备一种新配的样品。虽然在此实施例中液态草酸盐溶液是基于丙二醇双苯甲酸盐的，但是任何本技术领域的基质均适用。在该新样品中，单一的PVC颗粒在前述的浆化物中占更大的重量比，替代了中等的PVC颗粒和大颗粒。大约40份的预浆化物被加入到60份的树脂(Geon #466)中。产生的组合物不是一个液态的浆化物，但是一种潮湿的、可压缩的、可成型的粉末，且是一种流态的固体混合物。选择的树脂的颗粒大小和其范围足以使所述流态固体混合物形成。一个作为例证而不作为限定的实施方式是：所用的树脂是平均颗粒大小分布为125微米左右的PVC树脂。

在上述聚合组合物中可以使用多种不同的聚合物：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯苯甲酸酯、聚乙烯乙酸酯、纤维素聚乙烯吡洛烷酮、聚乙酰胺、环氧树脂、硅树脂、聚乙烯丁醛、聚氨基甲酸乙酯、尼龙、聚乙酰、聚碳酸盐、聚酯、聚醚，但并不限于此；也可以使用一些交联的聚合物，如聚苯乙烯-聚二乙烯苯、聚乙酰胺-聚甲烯二乙酰胺、聚丁二烯-共聚物、及其类似物。在多数的情况下，选择的聚合物与活化的过氧化氢配合使用，以使它能够在所述的活化液体、化学发光材料及荧光产生物(在所需时或必要时)中溶解、膨胀或渗透。经常需要选择聚合物及活化液体以使它能够具有特殊的弥散速度且因而能对光的发射强度与持续时间进行控制。一些有效的聚合物溶剂组合是：1)聚乙烯吡咯烷酮-水；2)聚乙烯苯乙烯-聚二乙烯苯乙烯共聚物-苯乙烷；3)聚氯乙烯-苯甲酸乙酯；4)聚甲基丙烯酸甲酯-二甲基苯二甲酸盐。聚合物对溶剂的可渗透性是本领域的公知技术，选择有效的聚合物/溶剂组合是简单可行的。一些被作为塑化剂的溶剂是特别有用的。并不要求化学发光材料或荧光产生物能够溶解于聚合物本身，因为虽然聚合物本身不能溶解这两种组分，但是活化液体至少能够提供部分的溶解性。作为备选，聚合物可以通过增溶的塑化剂进行塑化。

产生的化学发光反应物组合物的潮湿粉末具有与浅棕色焦糖相似的均一性。因为这种流态固体混合物具有粘性，因此发现其对任何压缩的部分通过一种筛目过筛或扫帚工具搅拌的方法进行去凝集化或松散化操作是有利的，同时保证了潮湿粉末不会在用之前凝结。为了协助材料的置放，也使用一种震荡加料系统。虽然上述例示方法已经对压缩部分进行松散化操作，任何使流态固体混合物去凝结化的方法可以应用。如果固化方法需要在化学发光活化剂完全吸收所需时间及相应的光输出上得到迅速及显著进步，以新配方制备的样品及材料中存在既有间隙空间的事实是关键的。

因此，上述可成型的化学发光反应物组合物包含与一定量的第一聚合树脂颗粒相混合的第一化学发光活性组分，其中的树脂颗粒的量足以形成均一分散的液态浆化物。一定量的第二聚合树脂颗粒与该均一分散体相混合，其量足以形成流态固体混合物。这种流态固体混合物可以被模制成特定的形状。本发明提供了一种使流态固体混合物去团块化的方法，从而使制备过程中的压实块的任何部分松散化。在一个优选的实施方式中，第一聚合树脂颗粒和第二聚合树脂颗粒均是聚氯乙烯树脂。虽然通常是将活化剂溶液加入到上述组合物中来激发光的发射，但是本发明的草酸盐及活化剂是可以调换的。在该实施例中，第一化学发光活性组分可含有草酸盐，而第二化学发光活性组分可含有活化剂。在可以选择的情况下，第一化学发光活性组分可含有活化剂，而第二化学发光活性组分可以含有草酸盐。

为了得到一种化学发光系统，必须包含第二组分。因此，本发明的化学发光组合物包含第一化学发光反应物，该反应物含有第一化学发光活性组分，并组合其量足以产生均一化分散体的第一聚合树脂颗粒，和与均一化分散体相组合的其量足以产生流态固体混合物的第二聚合树脂颗粒。还含有第二化学发光反应物，其中第一、第二化学发光反应物的接触将导致光的产生。产生的光包括至少一种的特定波长，属于可见光或不可见光范围。可提供一种能够可控性激活流态固体混合物的方法。

另外还公开了一种多维的化学发光装置，其包含至少一种的第一化学发光反应物，其含有第一化学发光活性组分，并组合以其量足以产生均一化分散体的第一聚合树脂颗粒，和与均一化分散体相组合的其量足以产生流态固体混合物的第二聚合树脂颗粒。至少一种的流态固体混合物分散在多维的容器中，因而对流态固体混合物进行稠化将引起多维化学发光装置的形成。将装置与第二化学发光反应物组分相接触能够导致化学发光。如前所述，最终发出的光可能不止一个波长或颜色。因此，对流态固体混合物的压缩或稠化操作提供了一种可控性激活流态固体混合物的方法，且可能通过本发明设想的所有各种技术手段完成。如实施例所述，流态固体混合物的稠化是通过模压技术来实现的，其形成一个具有可控稠化区域的可模压的物体或中空的物体。这些密度改变的实施例证实了发光反应具有可控参数，因而产生称作可控活化的物体。

一种制造本发明的化学发光反应物组合物的方法，它包含：提供第一聚合树脂颗粒；然后将第一化学发光反应物(通常为溶液形式)与有效量的第一聚合树脂相组合以产生一种浆化物；将有效量的第二聚合树脂与该浆化物相组合以产生流态固体混合物。在此也包括一种使流态固体混合物得到可控活化的方法，它可以通过将混合物以期望的程度压缩而实现。如图1所示，材料被压缩得越紧密，它达到光输出峰值的时间就越长。

这种流态固体混合物完全不同于美国专利No.5,173,218中教导的液态浆化物，该专利中的浆化物不是一种液体，不能形成自己的平面。该流态固体混合物也完全不同于美国专利No.3,816,325中描述的浆糊，该浆糊可流动，但不能滴落或滑落。更不同的是，该粉末状组合物具有固有的高程度的多孔性和交联性、间隔的通气空间。另外，流态固体混合物具有粘性，这使其在轻微的外力按压下便能形成一定的稳定形状。例如，材料可以徒手操作或置于两片夹板之间压成薄片。再之，潮湿的粉末显示出的粘性足以在按压后形成所要的形状。例如，流态固体混合物可以在使用或不使用框架的情况下按压成小块，再置于烤箱中通过各粉末颗粒相互连结成一个单一的多孔性物质而固化。在一个作为替代的实施方式中，流态固体混合物被置入一个模具中，烘烤(固化)成一个形状与模具精确吻合的固体物体。因为潮湿粉末一旦轻压即不能流动，这与干粉或液体浆化物正相反；本发明的流态固体混合物可以被塑型、加工或以能形成一个中空物体的方式被操作。这种中空的化学发光物体因为其外层发光表面能够在保持中空内部的情况下被塑型成任何需要的形状，所以它具有高的价值。这种中空的内部不仅能通过节省化学发光材料而降低费用，而且产生的相对大的发光物件在低花费下显出高的表面亮度。

虽然聚合树脂优选PVC，但是多聚组合物并不局限于此。

多种成型或/和加工的方法适用于本发明的化学发光反应物组合物。这些方法的示例包括注模、挤压、压模、铸模、粉末模制、静电积附(如静电印刷术(xerography))，但不限于此。粉末模制包括将潮湿粉末和一种固化添加剂干混合形成可以模压的组合物。

另外，流态固体混合物可以通过诸如静电印刷术等的方法而以带静电的形式存放，其中存放化学发光反应物组合物的容器的表面被给予电负荷。化学发光反应物组合物与容器之间仅仅在带电的区域粘连，使化学发光反应物组合物在容器中的特定存放变成现实。

所有被参考的专利或出版物均在此以相同的程度被引入使用，尽管引入时每一份出版物均被特别地单独注明。

需要说明的是，虽然本发明的一些形式被例示，但是它并不局限于该特异的形式，或所述和所示的设计。显然，本领域的技术人员可以在不背离发明范围的基础上对发明做出各种变更，发明也不能被认为仅仅局限于本说明书及附图中所述或所示的内容。本领域的技术人员可以容易地认识到本发明很适合于实施所述地目标并获得所述地结果与优点，以及其中的一些内在物。在此所述的实施方式、方法、步骤及技术目前是其优选实施方式的代表例，它们的作用是例示，而非对发明范围的限制。本领域的技术人员可以在本发明主旨之内及在附加的权利要求定义的范围之内作出变化或其他的使用。虽然发明以与具体的优选实施方式相联合的形式被叙述，但是需要说明的是，发明不能被不恰当地仅仅局限于这些具体实施方式。实际上，本领域的技术人员容易就实现发明的所述方式做出各种改变，这些改变应尽量局限于下述权利要求范围之内。

Claims (50)

1、一种化学发光反应物组合物，该组合物含有：

一种化学发光反应物溶液和第一颗粒状聚合树脂，该树脂的量足够使该混合物形成浆化物；和

与所述浆化物混合的第二颗粒状聚合树脂，该树脂的量足够形成流态固体混合物。

2、如权利要求1所述的组合物，其中所述的流态固体混合物是非块状的。

3、如权利要求1所述的组合物，其中所述的流态固体混合物是固化的。

4、如权利要求1所述的组合物，其中所述的流态固体混合物被塑成一特定的形状。

5、如权利要求1所述的组合物，其中所述的第一颗粒状聚合树脂是聚氯乙烯。

6、如权利要求1所述的组合物，其中所述的第二颗粒状聚合树脂是聚氯乙烯。

7、如权利要求6所述的组合物，其中所述的第二颗粒状聚合树脂是多孔的。

8、如权利要求6所述的组合物，其中所述的第二颗粒状聚合树脂具有足以形成所述流态固体混合物的平均颗粒大小分布。

9、如权利要求8所述的组合物，其中所述的第二颗粒状聚合树脂的平均颗粒大小约是125微米。

10、如权利要求1所述的组合物，其中所述的浆化物是均一的分散体。

11、如权利要求1所述的组合物，其中所述的化学发光反应物溶液含有草酸盐。

12、如权利要求1所述的组合物，其中所述的化学发光反应物溶液含有活化剂。

13、一种化学发光的组合物，该组合物包括：

第一化学发光反应物组分，该组分包括一种化学发光反应物溶液和第一颗粒状聚合树脂，该树脂的量足够使该混合物形成浆化物，以及与所述浆化物混合的第二颗粒状聚合树脂，该树脂的量足够形成流态固体混合物；和

第二化学发光反应物组分；

其中所述第一及第二化学发光反应物组分相互接触引起化学发光的发生。

14、如权利要求13所述的组合物，其中所述的流态固体混合物是非块状的。

15、如权利要求13所述的组合物，其中所述的流态固体混合物是固化的。

16、如权利要求13所述的组合物，其中所述的流态固体混合物被塑成一特定的形状。

17、如权利要求13所述的组合物，其中所述的第一颗粒状聚合树脂是聚氯乙烯。

18、如权利要求12所述的组合物，其中所述的第二颗粒状聚合树脂是聚氯乙烯。

19、如权利要求18所述的组合物，其中所述的第二颗粒状聚合树脂是多孔的聚氯乙烯。

20、如权利要求18所述的组合物，其中所述的第二颗粒状聚合树脂具有足以形成所述流态固体混合物的平均颗粒大小分布。

21、如权利要求13所述的组合物，其中所述的浆化物是均一的分散体。

22、如权利要求13所述的组合物，其中所述的第一化学发光反应物组分包含草酸盐和第二化学发光反应物组分包含活化剂。

23、如权利要求13所述的组合物，其中所述的第一化学发光反应物组分包含活化剂和第二化学发光反应物组分包含草酸盐。

24、如权利要求13所述的组合物，其中所述发生的光包含至少一种特定的波长或颜色。

25、如权利要求13所述的组合物，其中所述的流态固体混合物是可控性活化的。

26、一种制备化学发光反应物组合物的方法，其包含：

将一种化学发光反应物组合物与有效量的第一颗粒状聚合树脂混合形成浆化物；

将第二颗粒状聚合树脂与有效量的所述浆化物混合形成流态固体混合物。

27、如权利要求26所述的方法，其中所述的第一颗粒状聚合树脂是聚氯乙烯。

28、如权利要求26所述的方法，其中所述的第二颗粒状聚合树脂是聚氯乙烯。

29、如权利要求28所述的方法，其中所述的第二颗粒状聚合树脂是多孔的。

30、如权利要求28所述的方法，其中所述的第二颗粒状聚合树脂具有足以形成所述流态固体混合物的平均颗粒大小分布。

31、如权利要求26所述的方法，其中所述的浆化物是均一的分散体。

32、如权利要求26所述的方法，其中所述的流态固体混合物是固化的。

33、如权利要求26所述的方法，其中所述的第一化学发光反应物组分包含草酸盐。

34、如权利要求26所述的方法，其中所述的第一化学发光反应物组分包含活化剂。

35、如权利要求26所述的组合物，其中所述的流态固体混合物是非块状的。

36、如权利要求26所述的组合物，其中所述的流态固体混合物被塑成一特定的形状。

37、一种多维化学发光装置，该装置包含：

至少一种第一化学发光反应物组合物，该组合物包括第一化学发光反应物组分和第二颗粒状聚合树脂，该第一化学发光反应物组分含有有效量的第一颗粒状聚合树脂而形成浆化物；该第二颗粒状聚合树脂以有效量与所述浆化物混合的形成至少一种流态固体混合物；

其中至少有一种流态固体混合物分散在一多维容器中，于是所述的流态固体混合物稠化形成所述的多维化学发光装置；

于是所述装置与第二化学发光反应物组分接触而产生化学发光。

38、如权利要求37所述的组合物，其中所述的流态固体混合物是非块状的。

39、如权利要求37所述的装置，其中所述的流态固体混合物是固化的。

40、如权利要求37所述的装置，其中所述的流态固体混合物被塑成一特定的形状。

41、如权利要求37所述的装置，其中所述的第一颗粒状聚合树脂是聚氯乙烯。

42、如权利要求37所述的装置，其中所述的第二颗粒状聚合树脂是聚氯乙烯。

43、如权利要求42所述的装置，其中所述的第二颗粒状聚合树脂是多孔的。

44、如权利要求42所述的装置，其中所述的第二颗粒状聚合树脂具有足以形成所述流态固体混合物的平均颗粒大小分布。

45、如权利要求37所述的装置，其中所述的浆化物是均一的分散体。

46、如权利要求37所述的装置，其中所述的第一化学发光反应物组分包含草酸盐和第二化学发光反应物组分包含活化剂。

47、如权利要求37所述的装置，其中所述的第一化学发光反应物组分包含活化剂和第二化学发光反应物组分包含草酸盐。

48、如权利要求37所述的装置，其中所述的产生的光包含至少一种特定的波长或颜色。

49、如权利要求37所述的装置，其中所述的稠化提供一种可控地活化所述流态固体混合物的方法。

50、如权利要求37所述的装置，其中所述的流态固体混合物进行所述稠化是通过制模技术进行的，形成了一中空的物体。

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