CS195961B1 - Termochromní směs s vlastnostmi kapalných cholesterických krystalů - Google Patents

Description

Vynález se týká termochromní směsi s vlastnostmi kapalných cholesterických krystalů, tj. schopné vytvářet za určitých podmínek cholesterickou mezofázi/ určené pro vizuální stanovení povrchové teploty v rozmezí 20 až 50 °C, např. pro potřeby lékařské,ev. veterinářské diagnostiky i pro jiné účely.

Je známo, že cholesterické kapalné krystaly a jejich směsi mají tu vlastnost, že za určitých podmínek selektivně odrážejí cirkulárně polarizované světlo, přičemž vlnová dálka, při které dochází k maximálnímu odrazu, závisí na teplotě. Povrch, na kterém je nanesena tenká vrstva termochromní směsi s uvedenými vlastnostmi, se pak jeví jako barevný a každé barva odpovídá určité teplotě v tom kterém místě povrchu. Tento jev nalezl významné praktické uplatnění v řadě oborů.

V současné době je znéma celá řada sloučenin, které vytvářejí cholesterickou mezofézi (tj.stav na rozhraní mezi strukturou pevných krystalů a neuspořádanou strukturou kapalin). Jsou to především různé deriváty cholesterolu, jako jsou estery a karbonáty s nasycenými i nenasycenými alifatickými a aromatickými kyselinami, jakož i obdobné deriváty jiných sterolů.

Jiné deriváty cholesterolu vytvářejí smektickou mezofázi, která se od cholesterické liší jiným strukturním uspořádáním a na rozdíl od ní nezpůsobuje selektivní odraz světla,

195 961

195 961 takže tyto látky jsou v podstatě bezbarvé.

Existují však i látky, které v určitém intervalu teplot vytvářejí cholesterickou, v jiném pak smektickou mezofézi, přičemž při určité teplotě tyto mezofáze navzájem přecházejí. Pro praxi je důležité, že takové látky reagují .citlivéji na změny teploty, než by tomu bylo u látek jen s cholesterickou mezofézi.

OvSem požadavky kladené praxí na takové teplotní indikátory jsou obvykle tak rozmanité, že jim jednotlivé cholesterogenní látky samy nemohou plně vyhovět. Proto se používají vždy směsi několika (alespoň tří) cholesterogenních látek, přičemž požadovaných parametrů těchto směsí se dosahuje volbou složek · změnou jejich vzájemného poměru. Tím je také možno v celkem Širokých mezích měnit parametry takového teplotního indikátoru pro tu kterou oblast použití a pro požadovanou citlivost.

Volba složení směsi je však závislá na několika faktorech - pro dosažení vySSí citli vosti je třeba volit složky směsi tak, aby výsledná směs tvořila kromě cholesterická mezofáze taká mezofézi smektickou, - je nutno zajistit dobrou stálost směsi proti přechodu na krystalickou formu, - směs musí být odolná vůči oxidaci vzduSným kyslíkem, ale i vůči účin kům ultrafialového záření, po delší dobu hodnocení teploty, - směs musí být odolná vůči chemickým změnám, což obvykle představuje potřebu materiálů s vysokou čistotou, při níž pak jde o získání jasných barev.

K dosažení vyšší citlivosti a zejména dobré odolnosti vůči spontánní krystalizaci je až dosud obvykle používán některý z alkylkarbonátů, jako je cholesteryloleylkarbonát nebo cholesteryl-p-nonlfenylkarbonát, nebo cholesterylerucylkarbonát apod.,které kromě výše uvedené odolnosti mahou tvořit jak cholesterickou, tak i smektickou mezofézi, takže napomáhají k dosažení vyšší citlivosti.

Ovšem nevýhodou, společnou všem alkylkarbonátům je to, že jsou to látky chemicky málo stabilní, a to i za nepřítomnosti kyslíku, neboť se spontánně rozkládají na choleatan -3,5-dien, kysličník uhličitý a odpovídající alkohol. Kromě toho jejich příprava vyžaduje foagenaci a je tedy hygienicky závadná.

Vpředu uvedeným požadavkům na teplotní indikaci vyhovuje a materiální nevýhody dosud známých teplotních indikátorů odstraňuje termochromní směs podle tohoto vynálezu.

Podstata termochromní směsi s vlastnostmi kapalných choleaterických krystalů podle vynálezu, určená pro vizuální stanovení rozložení povrchové teploty v rozmezí 20 až 50 °C, sestávající alespoň ze 4 mezogenních složek a odolná proti spontánní krystalizaci, spočívá v tom, že obsahuje jednu smektogenní složku, jako je cholesterylerukát v množství 40 % až 70 % hmot., s výhodou 45 % až 65 % hmot.,jednu cholesterogenní složku, jako je cholesteryl kaprinát nebo cholesterylpelargonát nebo cholesterylkaprylát v množství 10 % až 30 % hmot. s výhodou 15 % až 25 % hmot. další dvě cholesterogenní složky jako cholesterylaostát, cholesterylbenzoát, cholesterylchlorid v množství celkem 5 % až 30 % hmot. vzájemného poměru těchto složek a déle některé nemezogenní a ochranná složky.

195 991

Podstata dále spočívá v tom, že termochromní směs dále obsahuje nemezogenní složku ze skupiny mastných nasycených kyselin s počtem uhlíků Cg až ^C22’ jako jsou kyselina pelargonová, olejová, eruková, popřípadě jajich metyl- a etylestery v množství 0,0 % až 5 % hmotnostních.

Termochromní směs podle vynálezu déle obsahuje alespoň jednu látku s antioxidačním účinkem, např.na bázi vícejaderných fenolů nebo na bázi sekundárních aromatických aminů v množství 0,01 % až 1 % hmot.

Termochromní směs kromě toho obsahuje ještě alespoň jednu látku pro desaktivaci účinku ultrafialového záření, jako například p-hydroxyazobenzen v množství 0,01 až 4 % hmot. Termochromní směs může také obsahovat obě posledně uvedené složky v množství 0,02 až 5 % hmot.

K uvedeným mezogenním i nemezogenním složkám směsi podle vynálezu je třeba dále uvésti :

První a objemově hlavní složka směai, cholesterylerukát je látka, která je sama o sobě schopna tvořit jen smektogenní mezofázi, nemůže být použita jako teplotní indikátor, protože je bezbarvá. Její přítomnost v termochromní směsi však způsobuje, že směs jako celek má schopnost existovat jak ve smektické, tak v cholesterické mezofázi, tedy v intervalu barevných změn, přičemž směs citlivě reaguje na změnu teploty změnou zabarvení. Přítomnost této složky ve směsi se také projevuje ve zvýšení odolnosti proti spontánní krystalizaci a dále v tom, že směs je stabilnější než směsi s alkylkarbonátyi

V pořadí druhá složka směsi ovlivňuje brilantnost barev, zatímco kombinace dalších dvou cholesterogenních složek ovlivňuje citlivost směsi na teplotu toho kterého teplotního intervalu.

K posunu teplotního intervalu při zachování jeho šířky a tedy i citlivosti měření pak slouží malý přídavek nemezogenní látky v podobě vyšší nasycené mastné kyseliny nebo jejího esteru s nižším alkoholem. U dalších velmi malých přídavků látek s antioxidačním a deaaktivačhím účinkem je pak vhodný jejich synergický účinek.

V dalším je pak uveden konkrétní případ složení termochromní směsi podle vynálezu, vhodné například pro termografii v lékařství.

Jde o toto složení směsi :

1) cholesterylerukát	v	množství	58.67	%	hmot
2) cholesterylkaprinát	v	množství	19,72	%	hmot
3) cholesterylbenzoát	v	množství	12,33	%	hmot
4) cholesterylaoetát	v	množství	7,89	%	hmot
5) metylester kyseliny erukové	v	množství	1,09	%	hmot
6) cyklohexylamin-4-difenylamin	v	množství	0,10	%	hmot
7) p-hydroxyazobenzen	v	množství	0,20	%	hmot

19S 9B1

Teplotní parametry tenké vrstvy této termochromní směsi v intervalu barevných změn jsou tyto :

spodní bezbarvá	34,5 °C
červená	35,0 °C
zelené	35,8 °C
modré	37,0 °C
horní bezbarvá	39,5 °C

K uvedenému složení směsi lze ještě uvést, že pokud jsou v něm jen mezoganní složky, uvedené pod body 1 až 4, tak teplotní parametry jsou o 3 °C vyšší než s derivátem vyěěí mastné kyseliny.

Přídavky antioxidantu (6) a desaktivátoru (7) zvyšují dobu použitelnosti ve'formě tenké vrstvy, vystavené vnějším vlivům více než lOx, například na dobu přímého použití více než 15 dní.

Déle jsou pro iluatraci teplotních průběhů přiloženy diagramy podle obr. 1,2,3, na kterých jsou vyneseny závislosti teplot u jednotlivých barev, a to podle procentních poměrů jedné složky ke skupině ostatních mezogenních složek v závislosti X ³ /100 - A/ hmot.

%, a kde teplotní křivky mají označení barev - b jako bezbarvé, č - jako červená, z - jako zelená, m - jako modrá.

Podle obr. 1 jde o teplotní závislost choleaterylkaprinátu /X/ ke skupině /A/ cholesterylerukátu, choleaterylacetétu,choleaterylbenzoétu v určitém poměru složení této skupiny

Podle obr. 2 jde o teplotní závislost choleaterylacetétu /X/ ke skupině /A/ cholesterylerukétu, choleaterylbenzoétu,cholesterylkaprinétu taktéž v určitém poměru složení.

Podle obr. 3 jde o teplotní závislost metylesteru kyseliny erukové /X/ ke skupině /A/ cholesterylerukétu, choleaterylacetétu, choleaterylbenzoétu a choleaterylkaprinátu opět v určitém složení.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Termochromní směs s vlastnostmi kapalných choleaterických krystalů, určená pro vizuální stanovení rozložení povrchové teploty v rozmezí 20 až 50 °C, sestávající alespoň ze 4 mezogenních složek a odolná proti spontánní krystalizaci, vyznačená tím, že obsahuje jednu smektogenní složku, jako je choleeterylerukát, v množství 40 % až 70 % hmot. a výhodou 45 Ž až 65 $ hmot., jednu cholesterogenní složku, jako je cholesterylkaprinát nebo cholesterylpelargonát nebo cholesterylkaprylát, v množství 10 % až 30 % hmot. a výhodou 15 % až 25 % hmot., další dvě cholesterogenní složky, jako jsou choleaterylacetát, cholesterylbenzoát, choleaterylchlorid, v množství celkem 5 % až 30 % hmot. podle určitého vzájemného poměru těchto dvou složek, dále některé nemezogenní a ochranné složky.

   19S 981
2. 2. /Termochromní směa podle bodu 1, vyznačená tím, že dále jeětě obsahuje nemezogenní složku ze skupiny mastných nasycených kyselin s počtem uhlíků Cg až C₂₂ » jako jsou kyselina pelargonová, olejová, eruková popřípadě jejich metyl- a etylestery v množství 0,0 až 5 % hmot.
3. 3. Termochromní směs podle bodů 1 a 2, vyznačená tím, že dále obsahuje alespoň jednu látku s antioxidačním účinkem, například na bázi vícejaderných fenolů nebo na bázi sekundárních aromatických aminů v množství 0,01 % až 1 % hmot.
4. 4. Termochromní směs podle bodů 1 a 2, vyznačená tím, že déle obsahuje alespoň jednu látku pro deaaktivaci ultrafialového záření, jako například p-hydroxyazobenzen, v množství 0,01 % až 4 % hmot.
5. 5. Termochromní směs podle bodů 1 až 4, vyznačená tím, že obsahuje současně antioxidační a desaktivační látky v množství 0,02 % až 5 % hmot.