RU2720617C2 - Тензочувствительный полимер, содержащий фотохромное красящее вещество - Google Patents

Тензочувствительный полимер, содержащий фотохромное красящее вещество Download PDF

Info

Publication number
RU2720617C2
RU2720617C2 RU2016148623A RU2016148623A RU2720617C2 RU 2720617 C2 RU2720617 C2 RU 2720617C2 RU 2016148623 A RU2016148623 A RU 2016148623A RU 2016148623 A RU2016148623 A RU 2016148623A RU 2720617 C2 RU2720617 C2 RU 2720617C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composite material
photochromic
composite
gpa
deformation
Prior art date
Application number
RU2016148623A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016148623A (ru
RU2016148623A3 (ru
Inventor
Навин ЧОПРА
Рэйчел ПРЕСТАЙКО
Сара Дж. ВЕЛЛА
Original Assignee
Зирокс Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Зирокс Корпорейшн filed Critical Зирокс Корпорейшн
Publication of RU2016148623A publication Critical patent/RU2016148623A/ru
Publication of RU2016148623A3 publication Critical patent/RU2016148623A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2720617C2 publication Critical patent/RU2720617C2/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/36—Insulated conductors or cables characterised by their form with distinguishing or length marks
    • H01B7/361—Insulated conductors or cables characterised by their form with distinguishing or length marks being the colour of the insulation or conductor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D413/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D413/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3412—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having one nitrogen atom in the ring
    • C08K5/3415—Five-membered rings
    • C08K5/3417—Five-membered rings condensed with carbocyclic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D491/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00
    • C07D491/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D491/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D491/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00
    • C07D491/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D491/10—Spiro-condensed systems
    • C07D491/107—Spiro-condensed systems with only one oxygen atom as ring hetero atom in the oxygen-containing ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12—Powdering or granulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/203—Solid polymers with solid and/or liquid additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0041—Optical brightening agents, organic pigments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/35—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having also oxygen in the ring
    • C08K5/357—Six-membered rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C08L101/12—Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by physical features, e.g. anisotropy, viscosity or electrical conductivity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L55/00—Compositions of homopolymers or copolymers, obtained by polymerisation reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in groups C08L23/00 - C08L53/00
    • C08L55/02—ABS [Acrylonitrile-Butadiene-Styrene] polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08L9/02—Copolymers with acrylonitrile
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08L9/06—Copolymers with styrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D155/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers, obtained by polymerisation reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in groups C09D123/00 - C09D153/00
    • C09D155/02—ABS [Acrylonitrile-Butadiene-Styrene] polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/307—Other macromolecular compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/42—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes polyesters; polyethers; polyacetals
    • H01B3/421—Polyesters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/32—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2355/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers, obtained by polymerisation reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in groups C08J2323/00 - C08J2353/00
    • C08J2355/02—Acrylonitrile-Butadiene-Styrene [ABS] polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/202—Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31855—Of addition polymer from unsaturated monomers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Изобретение относится к композиционному материалу, обратимо изменяющему цвет под действием деформации, который может быть использован для покрытия кабелей. Описывается композиционное изделие, содержащее экструдируемую термопластичную матрицу и фотохромное красящее вещество. Указанная матрица содержит акрилонитрил-бутадиен-стирол при соотношении акрилонитрила, бутадиена и стирола, составляющем, мас. %: от 15 до 35: от 5 до 30: от 40 до 60 соответственно. Способ получения указанного изделия включает введение фотохромного красящего вещества в экструдируемую термопластичную матрицу с образованием смеси и нагревание полученной смеси с образованием композиционного материала. Причем фотохромное красящее вещество придает композиционному материалу свойство обратимо менять цвет под действием деформации. Описывается также покрытый кабель, покрытие которого содержит указанный композиционный материал. Изобретение обеспечивает возможность визуального определения механических напряжений в проводе на основании свойства обратимого изменения цвета под действием деформации. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 табл., 14 пр.

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение относится к выявлению деформации в полимерах. Конкретнее, настоящее изобретение относится к композиционным структурам, в которых деформацию можно определить путем визуального осмотра.
[002] Измерение деформации в материалах обычно проводят с использованием измерительного оборудования. Существуют лишь единичные примеры материалов, которые могут обеспечивать визуальное измерение деформации. Одни из таких примеров является жидкокристаллическая система, которая сильно зависит от толщины и является дорогостоящим вариантом. Существует потребность в дешевых индикаторах визуального контроля деформации в полимерных материалах.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[003] В некоторых аспектах варианты реализации настоящего изобретения относятся к композиционным изделиям, содержащим экструдируемую термопластичную матрицу и фотохромное красящее вещество, причем фотохромное красящее вещество придает композиционному материалу свойство обратимо менять цвет под действием деформации.
[004] В некоторых аспектах варианты реализации настоящего изобретения относятся к способам, включающим введение фотохромного красящего вещества в экструдируемую термопластичную полимерную матрицу с образованием смеси, нагревание полученной смеси с образованием композиционного материала, причем фотохромное красящее вещество придает композиционному материалу свойство обратимо менять цвет под действием деформации.
[005] В некоторых аспектах варианты реализации настоящего изобретения относятся к покрытиям для кабеля, обеспечивающим возможность визуального определения механических напряжений в проводе, причем покрытие для кабеля содержит композиционный материал, содержащий матрицу из акрилонитрила-бутадиена-стирола и фотохромное красящее вещество, причем фотохромное красящее вещество придает композиционному материалу свойство обратимо менять цвет под действием деформации.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[006] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены композиционные изделия, содержащие экструдируемую термопластичную матрицу и фотохромное красящее вещество, причем фотохромное красящее вещество выбрано так, чтобы придавать композиционному материалу свойство обратимо менять цвет под действием деформации.
[007] В настоящем описании термин «экструдируемый» относится к материалу термопластичной матрицы, способному к экструзии из расплава, такой как посредством экструдера для определения показателя текучести расплава (ПТР) или аналогичного средства для проталкивания расплава термопластичного полимера через отверстие. Отверстие не обязательно имеет круглую форму, и может включать любую геометрическую фигуру, такую как квадрат, четырехугольник, треугольник и подобные формы. Любая из указанных геометрических фигур также может быть получена в полой форме, такой как полый цилиндр. Материалы экструдируемой термопластичной матрицы могут иметь температуру плавления полимера в диапазоне от примерно 50°С до примерно 400°С, или от примерно 750°С до примерно 340°C.
[008] В настоящем описании «термопластичная матрица» относится к компоненту полимерной матрицы композиционного материала. Термопластичная матрица может представлять собой основной материал композиционных материалов согласно настоящему описанию. В вариантах реализации настоящего изобретения в композиционных материалах можно также комбинировать более одного типа термопластичной матрицы. Можно выбрать термопластичную матрицу, обладающую определенными свойствами при изгибе, такую как материал, который может иметь модуль упругости при изгибе менее 2 ГПа, такой как менее 1 ГПа или менее 0,5 ГПа.
[009] В вариантах реализации настоящего изобретения экструдируемая термопластичная матрица может представлять собой акрилонитрил-бутадиен-стирол. В вариантах реализации настоящего изобретения отношение компонентов акрилонитрила, бутадиена и стирола может составлять от примерно 15 до примерно 35 %; от примерно 5 до примерно 30 %; от примерно 40 до примерно 60 %, соответственно. В других вариантах реализации настоящего изобретения экструдируемая термопластичная матрица может быть выполнена на основе акриловых полимеров, таких как полиметилметакрилат (ПММА), найлона, полимолочной кислоты (ПМК), полибензимидазола (ПБИ), поликарбоната (ПК), полиэфирсульфона (ПЭС), полиэфирэфиркетона (ПЭЭК), полиэфиримида (ПЭИ, такой как Ultem 9085 производства Sabic), полифениленоксида (ПФО), полипропилена (ПП), полиэтилена (ПЭ), полистирола (ПС), поливинилхлорида (ПВХ), политетрафторэтилена (ПТФЭ), полифениленоксида, полифенилсульфона (PPSF, также известного как Radel R производства Solvay), поликапролактона. Любой из вышеописанных материалов экструдируемой термопластичной матрицы можно применять в комбинации или виде сополимеров с описанными выше полимерами.
[0010] В настоящем описании «фотохромное красящее вещество» в общем относится к пигментам и красителям, которые могут менять цвет под действием светового излучения. Согласно вариантам реализации настоящего изобретения, было обнаружено, что определенные фотохромные красящие вещества способны изменять цвет не только под действием светового излучения, но и при воздействии физических напряжений. В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество выбирают как первый тип, в результате чего изменение цвета также является обратимым по отношению к изменению цвета, вызванному воздействием света. Примеры фотохромных красящих веществ включают, без ограничения, триарилметаны, стильбены, азастильбены, нитроны, фульгиды, спиропираны, нафтопираны, спирооксазины, хиноны, диарилэтены. В вариантах реализации настоящего изобретения в композиционных структурах согласно настоящему изобретению можно применять любую комбинацию фотохромных красящих веществ.
[0011] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромные красящие вещества (или красители и другие типы соединений) могут быть выбраны из различных классов, включая, без ограничения, триарилметаны, стильбены, азастильбены, нитроны, фульгиды, спиропираны, нафтопираны, спирооксазины, хиноны и диарилэтены. В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромные красящие вещества могут включать вещества, описанные в работе Dürr et al., ‘Photochromism, Molecules & Systems’, Elsevier Publishing 2003.
[0012] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может представлять собой спиропиран или спирооксазин. В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может иметь структуру, показанную в Формуле A:
Figure 00000001
где: X представляет собой CH или N; R1 может представлять собой галоген или C1-C4 алкокси; R2, R3, R4 и R5 независимо выбраны из группы, состоящей из нитро, галогена и C1-C4 алкокси; или любая пара соседних (т.е. в орто-положении) R2, R3, R4 и R5, взятых вместе, может образовывать дополнительное конденсированное фенильное кольцо. Галогены могут включать, например, Cl, Br, I и F. C1-C4 алкокси может включать метокси, этокси, н-пропокси, изопропокси, н-бутокси, втор-бутокси, изобутокси и трет-бутокси.
[0013] Например, фотохромное красящее вещество может иметь структуру, соответствующую Формуле 1:
Figure 00000002
[0014] Другие соединения Формулы A показаны ниже в примерах.
[0015] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может представлять собой триарилметан, такой как ряд замещенных лейкоцианидов.
[0016] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может представлять собой стильбен, такой как замещенные DHP (4a, 4b-дигидрофенантрены).
[0017] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может представлять собой азастильбен.
[0018] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может представлять собой нитрон, такой как диарилнитроны.
[0019] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может представлять собой фульгид, такой как дифенилфульгид.
[0020] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может представлять собой спиропиран, такой как 1,3,3-триметилиндолино-β-нафтопирилоспиран (1).
[0021] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может представлять собой нафтопиран, такой как 3-(2,4-диметоксифенил)-3-(4-метоксифенил)-(3H)-бензо(b)фуро[2,3-f]-1-бензопиран, описанный в документе U.S. 5411679, содержание которого полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.
[0022] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может представлять собой спирооксазин, такой как 1,3-дигидро-1,3,3-триметилспиро[2H-индол-2,3’-[3H]нафта[2,1-b][1,4]оксазин].
[0023] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может представлять собой диарилэтен, такой как 1,2-бис-(2-метил-5-фенил-3-тиенил)-3,3,4,4,5,5-гексафторциклопентен (торговое наименование DAE-MP (Yamada Chemical)), описанный в документе U.S. 2010/0215599, содержание которого полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.
[0024] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может представлять собой азобензол.
[0025] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может представлять собой хинон, такой как 1-феноксиантрахиноны.
[0026] В вариантах реализации настоящего изобретения в основе фотохромного красящего вещества лежат неорганические соли серебра или цинка, включая галогенидные соли. Примеры включают, без ограничения, хлорид серебра, хлорид натрия, хлорид калия, хлорид цинка(II), хлорид кобальта(II), нитрат меди(II), хлорид ртути(II), хлорид олова(II). Также можно применять органические соли металлов, такие как нафтенат бария, нафтенат цинка, нафтенат кобальта, нафтенат свинца и нафтенат сурьмы(III). Другие соли включают соли, описанные в документе U.S. 2004/0259975, содержание которого полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.
[0027] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее вещество может содержаться в количестве от примерно 0,1 процента по массе относительно массы композиционного материала до примерно 5,0 процентов по массе относительно массы композиционного материала, или от примерно 0,2 процента по массе относительно массы композиционного материала до примерно 3,0 процентов по массе относительно массы композиционного материала, или от примерно 0,3 до примерно 1,0 процента по массе относительно массы композиционного материала.
[0028] В вариантах реализации настоящего изобретения свойство обратимо менять цвет под действием деформации является обратимым посредством нагревания композиционного материала. В настоящем описании «обратимое изменение цвета под действием деформации» означает, что композиционная структура изменяет цвет на том участке, на котором композиционный материал подвергают действию физического напряжения, включая, без ограничения, изгиб, удар, напряжение при сдвиге и комбинацию указанных воздействий.
[0029] В вариантах реализации настоящего изобретения композиционные изделия могут принимать форму волокна, покрытия или пленки. В вариантах реализации настоящего изобретения композиционное изделие представляет собой волокно. В вариантах реализации настоящего изобретения композиционное изделие представляет собой покрытие. В вариантах реализации настоящего изобретения композиционное изделие представляет собой полую трубку, выполненную с возможностью покрывать провод или пучок проводов в виде кабеля. В некоторых таких вариантах реализации изменение цвета, видимое невооруженным глазом, может указывать на место воздействия на кабель физических напряжений.
[0030] В вариантах реализации настоящего изобретения композиционные изделия согласно настоящему описанию могут иметь модуль упругости от примерно 0,01 ГПа до примерно 4,0 ГПа.
[0031] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены способы, включающие введение фотохромного красящего вещества в экструдируемую термопластичную полимерную матрицу с образованием смеси и нагревание полученной смеси с образованием композиционного материала, причем указанное фотохромное красящее вещество выбрано так, чтобы придавать композиционному материалу свойство обратимо менять цвет под действием деформации.
[0032] В вариантах реализации настоящего изобретения указанный способ, кроме того, включает измельчение композиционного материала с образованием гранул. В вариантах реализации настоящего изобретения указанный способ, кроме того, включает экструдирование указанных гранул при помощи экструдера расплава для получения волокна композиционного материала. В вариантах реализации настоящего изобретения указанное волокно можно наматывать на катушку для упаковки и транспортировки для дальнейшего применения.
[0033] В вариантах реализации настоящего изобретения волокно может быть выбрано так, чтобы его диаметр подходил для применения в приспособлении для аддитивного наращивания (т.е. 3-D принтере). В таких вариантах реализации указанные способы могут дополнительно включать 3-D печать трехмерного объекта с использованием волокна. Полученный трехмерный объект может содержать часть, в которой является желательной оценка напряжения при применении. Например, напечатанный узел гайка/болт, в котором деформацию гайки/болта можно определить визуально по изменению цвета при затягивании посредством гаечного ключа.
[0034] В вариантах реализации настоящего изобретения указанный способ, кроме того, включает получение покрытия на кабеле и/или проводе из композиционных материалов согласно настоящему описанию. Способ покрытия можно начинать с гранул или волокон, или даже с пасты. Такие пасты можно наносить на кабель, например, путем формования вокруг кабеля или покрытия погружением. В вариантах реализации настоящего изобретения композиционные изделия в виде гранул или другой формы можно дополнительно подвергать методикам формования, как альтернативе экструзии. Специалист в области композиционных изделий примет во внимание, что можно применять другие методики для обработки композиционных изделий согласно настоящему описанию.
[0035] В вариантах реализации настоящего изобретения вышеуказанные фотохромные красящие вещества, которые можно применять в способах согласно настоящему описанию, включают фотохромное красящее вещество, имеющее структуру, соответствующую формуле 1:
Figure 00000002
[0036] В вариантах реализации настоящего изобретения в способах согласно настоящему описанию можно применять фотохромное красящее вещество в количестве от примерно 0,1 процента по массе относительно массы композиционного материала до примерно 5,0 процентов по массе относительно массы композиционного материала.
[0037] В вариантах реализации настоящего изобретения способы согласно настоящему описанию для получения композиционных изделий могут включать любую другую методику получения композиционных изделий, известную в данной области техники. Неограничительные примеры других манипуляций с композиционными материалами включают литье под давлением, формование с раздувом, формование прессованием, литье под давлением с вводом газа, горячее формование и экструзию.
[0038] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены покрытия для кабеля, обеспечивающие возможность визуального определения механических напряжений в проводе, причем указанное покрытие для кабеля содержит композиционный материал, содержащий матрицу из акрилонитрила-бутадиена-стирола и фотохромное красящее вещество, причем указанное фотохромное красящее вещество придает композиционному материалу свойство обратимо менять цвет под действием деформации. В вариантах реализации настоящего изобретения композиционные материалы, применяемые в покрытии для кабеля, могут содержать фотохромное красящее вещество, обратимое по отношению к изменению цвета, вызванному воздействием света.
[0039] В вариантах реализации настоящего изобретения фотохромное красящее веществ, применяемое в композиционном материале покрытия для кабеля, имеет структуру, соответствующую формуле 1:
Figure 00000002
[0040] В вариантах реализации настоящего изобретения композиционный материал покрытия для кабеля может содержать фотохромное красящее вещество в количестве от примерно 0,1 процента по массе относительно массы композиционного материала до примерно 5,0 процентов по массе относительно массы композиционного материала. В вариантах реализации настоящего изобретения покрытие для кабеля может обеспечивать обратимое изменение цвета, вызванное деформацией, благодаря нагреванию покрытия для кабеля.
[0041] В вариантах реализации настоящего изобретения любой объект, изготовленный из композиционных изделий согласно настоящему описанию, включая покрытие для кабеля для проводов, может нести дополнительное покрытие в готовом виде. Такие дополнительные покрытия могут быть выполнены с возможностью снижения фотоокисления и другого разрушения под действием окружающей среды.
[0042] В вариантах реализации настоящего изобретения композиционный материал покрытия для кабеля выполнен так, чтобы иметь толщину от примерно 0,1 мм до примерно 5 мм. Например, отверстие примерно 2 мм подходит для нанесения покрытия на волокна диаметром примерно 1,74 мм.
[0043] В типичных вариантах реализации настоящего изобретения предложены композиционные материалы, содержащие акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС), смешанный с фотохромной молекулой. Композиционный материал может быть получен путем смешивания в расплаве, с последующей экструзией в машине для определения показателя текучести расплава, для получения волокна. Волокно может изгибаться и менять цвет в области деформации. Изменение цвета может сохраняться в пленке, и можно вернуть исходный цвет при нагревании композиционного материала выше температуры размягчения. Композиционные материал такого рода могут подходить, например, в качестве покрытий для кабеля для электрических проводов.
[0044] В конкретных вариантах реализации настоящего изобретения композиционные материалы из красящего вещества/полимера можно получить путем введения примерно 0,5 % масс. спиропирана 1 (1,3,3-триметилиндолино-β-нафтопирилспиропиран) в акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС).
Figure 00000002
[0045] После смешивания композиционный материал можно измельчать и подавать в экструдер для определения показателя текучести расплава (ПТР) для получения волокна длиной примерно от двух до трех футов, хотя длина не является настолько ограниченной.
[0046] Следующие примеры представлены для иллюстрации вариантов реализации настоящего изобретения. Указанные примеры должны служить только иллюстрациями и не должны ограничивать объем настоящего изобретения. Кроме того, части и проценты указаны по массе, если не указано иное. В настоящем описании «комнатная температура» относится к температуре от примерно 20°С до примерно 25°С.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
[0047] В данном примере описан способ получения примера композиционного материала согласно вариантам реализации настоящего изобретения, содержащего примерно 0,5 % фотохромного соединения 1 в АБС.
[0048] 49,75 г полимера АБС (ABS MG94, Open Source 3D Printing LLC) подавали в смеситель Хааке, нагретый до 190 °C. 0,25 г фотохромного соединения 1 (1,3,3-триметилиндолино-бета-нафтопирил, TCI Chemical, № продукта T0423) постепенно подавали в приемную воронку и компаундировали полученную смесь при 30 об./мин в течение 30 минут. Через 30 минут смеситель Хааке выключали и извлекали смесь из смесителя (выделено 43,91 г). После охлаждения материал измельчали на гранулы, подавали в прибор для определения показателя текучести расплава (ПТР) и уравновешивали при 190 °С в течение 6 минут. Затем гранулы экструдировали с нагрузкой 16,96 кг через отверстие фильеры диаметром 2 мм. Температуру повышали до 200 °С для повышения текучести. Получали отрезок волокна массой 4,48 г насыщенного пурпурного цвета. Длина волокна составляла 1,07 м, диаметр варьировался в диапазоне 2,12 – 2,25 мм.
Пример 2
[0049] В данном примере описан способ получения примера композиционного материала согласно настоящему описанию, содержащего примерно 0,5 % фотохромного соединения 1 в ПКЛ (поликапролактоне).
[0050] 49,75 г полимера ПКЛ (InstaMorph, Happy Wire Dog, LLC, Scottsdale, AZ) подавали в смеситель Хааке, нагретый до 62 °C. 0,25 г фотохромного соединения 1 (1,3,3-триметилиндолино-бета-нафтопирил, (T0423) TCI Chemical, Portland, OR) постепенно подавали в приемную воронку и компаундировали полученную смесь при 30 об./мин в течение 30 минут. Через 30 минут смеситель Хааке выключали и извлекали смесь из смесителя (выделено 43,87 г). После охлаждения материал измельчали на гранулы, подавали в прибор для определения показателя текучести расплава (ПТР) и уравновешивали при 90 °С в течение 6 минут. Затем гранулы экструдировали с нагрузкой 16,96 кг через отверстие фильеры диаметром 2 мм. Через 9,18 минут экструзии получили отрезок волокна массой 5,55 г полупрозрачного фиолетового цвета. Длина волокна составляла 1,48 м, диаметр варьировался в диапазоне 1,67 – 2,02 мм.
Пример 3
[0051] В данном примере описан способ получения примера композиционного материала согласно настоящему описанию, содержащего примерно 0,5 % фотохромного соединения 1 в ПМК (полимолочной кислоте).
[0052] 49,75 г полимера ПМК (Ingeo Biopolymer 4043D, NatureWorks LLC, Minnetonka, Minnesota) подавали в смеситель Хааке, нагретый до 170 °C. 0,25 г фотохромного соединения 1 (1,3,3-триметилиндолино-бета-нафтопирил, (T0423) TCI Chemical, Portland, OR) постепенно подавали в приемную воронку и компаундировали полученную смесь при 30 об./мин в течение 30 минут. Через 30 минут смеситель Хааке выключали и извлекали смесь из смесителя (выделено 44,69 г). После охлаждения материал измельчали на мелкие гранулы, подавали в прибор для определения показателя текучести расплава (ПТР) и уравновешивали при 170 °С в течение 6 минут. Затем гранулы экструдировали с нагрузкой 16,96 кг через отверстие фильеры диаметром 2 мм. Через 4,83 минут экструзии получили отрезок волокна массой 7,24 г непрозрачного фиолетового цвета. Длина волокна составляла 1,91 м, диаметр варьировался в диапазоне 1,36 – 2,04 мм.
[0053] Примеры 4 – 13 ниже представляют собой примеры возможного применения, с использованием матрицы полимера АБС, как в примере 1, различных фотохромных красителей, доступных от Sigma Aldrich (спиропираны и спирооксазины), осуществление которых планировалось по существу аналогичным образом.
Пример 4
[0054] В данном примере описан способ получения примера композиционного материала согласно вариантам реализации настоящего описания, содержащего примерно 0,5 % фотохромного соединения 2 (1’,3’-дигидро-1’,3’,3’-триметил-6-нитроспиро[2H-1-бензопиран-2,2’-(2H)-индол]) в АБС.
Figure 00000003
[0055] 49,75 г полимера АБС (ABS MG94, Open Source 3D Printing LLC, Pleasant Grove, UT) подавали в смеситель Хааке, нагретый до 190 °C. Затем 0,25 г фотохромного соединения 2 постепенно подавали в приемную воронку и компаундировали полученную смесь при 30 об./мин в течение 30 минут. Через 30 минут смеситель Хааке выключали и извлекали смесь из смесителя. После охлаждения материал измельчали на мелкие гранулы, подавали в прибор для определения показателя текучести расплава (ПТР) и уравновешивали при 190 °С в течение 6 минут. Затем гранулы экструдировали с нагрузкой 16,96 кг через отверстие фильеры диаметром 2 мм. Температуру повышали до 200°С для повышения текучести. Получали отрезок волокна насыщенного цвета.
[0056] Пример 5
[0057] В данном примере описан способ получения примера композиционного материала согласно настоящему описанию, содержащего примерно 0,5 % фотохромного соединения 3 (1’,3’-дигидро-8-метокси-1’,3’,3’-триметил-6-нитроспиро[2H-1-бензопиран-2,2’-(2H)-индол]) в АБС.
Figure 00000004
[0058] 49,75 г полимера АБС (ABS MG94, Open Source 3D Printing LLC, Pleasant Grove, UT) подавали в смеситель Хааке, нагретый до 190 °C. Затем 0,25 г фотохромного соединения 3 постепенно подавали в приемную воронку и компаундировали полученную смесь при 30 об./мин в течение 30 минут. Через 30 минут смеситель Хааке выключали и извлекали смесь из смесителя. После охлаждения материал измельчали на мелкие гранулы, подавали в прибор для определения показателя текучести расплава (ПТР) и уравновешивали при 190 °С в течение 6 минут. Затем гранулы экструдировали с нагрузкой 16,96 кг через отверстие фильеры диаметром 2 мм. Температуру повышали до 200°С для повышения текучести. Получали отрезок волокна насыщенного цвета.
[0059] Пример 6
[0060] В данном примере описан способ получения примера композиционного материала согласно настоящему описанию, содержащего примерно 0,5 % фотохромного соединения 4 (1,3-дигидро-1,3,3-триметилспиро[2H-индол-2,3’-[3H]нафт[2,1-b][1,4]оксазин]) в АБС.
Figure 00000005
[0061] 49,75 г полимера АБС (ABS MG94, Open Source 3D Printing LLC, Pleasant Grove, UT) подавали в смеситель Хааке, нагретый до 190 °C. Затем 0,25 г фотохромного соединения 4 постепенно подавали в приемную воронку и компаундировали полученную смесь при 30 об./мин в течение 30 минут. Через 30 минут смеситель Хааке выключали и извлекали смесь из смесителя. После охлаждения материал измельчали на мелкие гранулы, подавали в прибор для определения показателя текучести расплава (ПТР) и уравновешивали при 190 °С в течение 6 минут. Затем гранулы экструдировали с нагрузкой 16,96 кг через отверстие фильеры диаметром 2 мм. Температуру повышали до 200°С для повышения текучести. Получали отрезок волокна насыщенного цвета.
[0062] Пример 7
[0063] В данном примере описан способ получения примера композиционного материала согласно настоящему описанию, содержащего примерно 0,5 % фотохромного соединения 5 (6,8-дибром-1’,3’-дигидро-1’,3’,3’-триметилспиро[2H-1-бензопиран-2,2’-(2H)-индол]) в АБС.
Figure 00000006
[0064] 49,75 г полимера АБС (ABS MG94, Open Source 3D Printing LLC, Pleasant Grove, UT) подавали в смеситель Хааке, нагретый до 190 °C. Затем 0,25 г фотохромного соединения 5 постепенно подавали в приемную воронку и компаундировали полученную смесь при 30 об./мин в течение 30 минут. Через 30 минут смеситель Хааке выключали и извлекали смесь из смесителя. После охлаждения материал измельчали на мелкие гранулы, подавали в прибор для определения показателя текучести расплава (ПТР) и уравновешивали при 190 °С в течение 6 минут. Затем гранулы экструдировали с нагрузкой 16,96 кг через отверстие фильеры диаметром 2 мм. Температуру повышали до 200°С для повышения текучести. Получали отрезок волокна насыщенного цвета.
[0065] Пример 8
[0066] В данном примере описан способ получения примера композиционного материала согласно настоящему описанию, содержащего примерно 0,5 % фотохромного соединения 6 (5-хлор-1,3-дигидро-1,3,3-триметилспиро[2H-индол-2,3’[3H]фенантр[9.10-b][1,4]оксазин]) в АБС.
Figure 00000007
[0067] 49,75 г полимера АБС (ABS MG94, Open Source 3D Printing LLC, Pleasant Grove, UT) подавали в смеситель Хааке, нагретый до 190 °C. Затем 0,25 г фотохромного соединения 6 постепенно подавали в приемную воронку и компаундировали полученную смесь при 30 об./мин в течение 30 минут. Через 30 минут смеситель Хааке выключали и извлекали смесь из смесителя. После охлаждения материал измельчали на мелкие гранулы, подавали в прибор для определения показателя текучести расплава (ПТР) и уравновешивали при 190°С в течение 6 минут. Затем гранулы экструдировали с нагрузкой 16,96 кг через отверстие фильеры диаметром 2 мм. Температуру повышали до 200°С для повышения текучести. Получали отрезок волокна насыщенного цвета.
[0068] Пример 9
[0069] В данном примере описан способ получения примера композиционного материала согласно настоящему описанию, содержащего примерно 0,5 % фотохромного соединения 7 (6-бром-1’,3’-дигидро-1’,3’,3’-триметил-8-нитроспиро [2H-1-бензопиран-2,2’-(2H)-индол]) в АБС.
Figure 00000008
[0070] 49,75 г полимера АБС (ABS MG94, Open Source 3D Printing LLC, Pleasant Grove, UT) подавали в смеситель Хааке, нагретый до 190 °C. Затем 0,25 г фотохромного соединения 7 постепенно подавали в приемную воронку и компаундировали полученную смесь при 30 об./мин в течение 30 минут. Через 30 минут смеситель Хааке выключали и извлекали смесь из смесителя. После охлаждения материал измельчали на мелкие гранулы, подавали в прибор для определения показателя текучести расплава (ПТР) и уравновешивали при 190°С в течение 6 минут. Затем гранулы экструдировали с нагрузкой 16,96 кг через отверстие фильеры диаметром 2 мм. Температуру повышали до 200°С для повышения текучести. Получали отрезок волокна насыщенного цвета.
[0071] Пример 10
[0072] В данном примере описан способ получения примера композиционного материала согласно настоящему описанию, содержащего примерно 0,5 % фотохромного соединения 8 (5-хлор-1,3-дигидро-1,3,3-триметилспиро[2H-индол-2,3’[3H]нафт[2,1-b][1,4]оксазин]) в АБС.
Figure 00000009
[0073] 49,75 г полимера АБС (ABS MG94, Open Source 3D Printing LLC, Pleasant Grove, UT) подавали в смеситель Хааке, нагретый до 190 °C. Затем 0,25 г фотохромного соединения 8 постепенно подавали в приемную воронку и компаундировали полученную смесь при 30 об./мин в течение 30 минут. Через 30 минут смеситель Хааке выключали и извлекали смесь из смесителя. После охлаждения материал измельчали на мелкие гранулы, подавали в прибор для определения показателя текучести расплава (ПТР) и уравновешивали при 190°С в течение 6 минут. Затем гранулы экструдировали с нагрузкой 16,96 кг через отверстие фильеры диаметром 2 мм. Температуру повышали до 200°С для повышения текучести. Получали отрезок волокна насыщенного цвета.
Пример 11
[0074] В данном примере описан способ получения примера композиционного материала согласно настоящему описанию, содержащего примерно 0,5 % фотохромного соединения 9 (1’,3’-дигидро-5’-метокси-1’,3’,3’-триметил-6-нитроспиро[2H-1-бензопиран-2,2’-(2H)-индол]) в АБС.
Figure 00000010
[0075] 49,75 г полимера АБС (ABS MG94, Open Source 3D Printing LLC, Pleasant Grove, UT) подавали в смеситель Хааке, нагретый до 190 °C. Затем 0,25 г фотохромного соединения 9 постепенно подавали в приемную воронку и компаундировали полученную смесь при 30 об./мин в течение 30 минут. Через 30 минут смеситель Хааке выключали и извлекали смесь из смесителя. После охлаждения материал измельчали на мелкие гранулы, подавали в прибор для определения показателя текучести расплава (ПТР) и уравновешивали при 190°С в течение 6 минут. Затем гранулы экструдировали с нагрузкой 16,96 кг через отверстие фильеры диаметром 2 мм. Температуру повышали до 200°С для повышения текучести. Получали отрезок волокна насыщенного цвета.
Пример 12
[0076] В данном примере описан способ получения примера композиционного материала согласно настоящему описанию, содержащего примерно 0,5 % фотохромного соединения 10 (1,3-дигидро-1,3,3-триметилспиро[2H-индол-2,3’-[3H]фенантр[9,10-b][1,3]оксазин]) в АБС.
Figure 00000011
[0077] 49,75 г полимера АБС (ABS MG94, Open Source 3D Printing LLC, Pleasant Grove, UT) подавали в смеситель Хааке, нагретый до 190 °C. Затем 0,25 г фотохромного соединения 10 постепенно подавали в приемную воронку и компаундировали полученную смесь при 30 об./мин в течение 30 минут. Через 30 минут смеситель Хааке выключали и извлекали смесь из смесителя. После охлаждения материал измельчали на мелкие гранулы, подавали в прибор для определения показателя текучести расплава (ПТР) и уравновешивали при 190 °С в течение 6 минут. Затем гранулы экструдировали с нагрузкой 16,96 кг через отверстие фильеры диаметром 2 мм. Температуру повышали до 200 °С для повышения текучести. Получали отрезок волокна насыщенного цвета.
Пример 13
[0078] В данном примере описан способ получения примера композиционного материала согласно настоящему описанию, содержащего примерно 0,5 % фотохромного соединения 11 (5-метокси-1,3,3-триметилспиро[индолин-2,3’-[3H]нафто[2,1-b]пиран]) в АБС.
Figure 00000012
[0079] 49,75 г полимера АБС (ABS MG94, Open Source 3D Printing LLC, Pleasant Grove, UT) подавали в смеситель Хааке, нагретый до 190 °C. Затем 0,25 г фотохромного соединения 11 постепенно подавали в приемную воронку и компаундировали полученную смесь при 30 об./мин в течение 30 минут. Через 30 минут смеситель Хааке выключали и извлекали смесь из смесителя. После охлаждения материал измельчали на мелкие гранулы, подавали в прибор для определения показателя текучести расплава (ПТР) и уравновешивали при 190 °С в течение 6 минут. Затем гранулы экструдировали с нагрузкой 16,96 кг через отверстие фильеры диаметром 2 мм. Температуру повышали до 200 °С для повышения текучести. Получали отрезок волокна насыщенного цвета.
Пример 14
Демонстрация тензочувствительных свойств
[0080] Отрезок волокна из примера 1 изгибали вручную на угол примерно 60 градусов. Изогнутый отрезок немедленно изменял цвет в зоне изгиба. После выпрямления материала изменение цвета сохранялось. После нагревания изогнутого волокна при помощи термофена до примерно 140 °С, изогнутое волокно восстанавливало свой исходный пурпурный цвет.
[0081] Хотя согласно вариантам реализации настоящего изобретения предложены композиционные материалы, обеспечивающие возможность визуализации деформации невооруженным глазом, деформацию можно также измерять на основании различий в оптической плотности между изогнутым и неизогнутым участком.
[0082] Измерение оптической плотности фотохромного волокна при изгибающих нагрузках: изображения волокна с высоким разрешением получали при помощи цифрового микроскопа Keyence и распечатывали. Оптическую плотность L* измеряли на распечатанных изображениях при помощи спектроденситометра GretagMacBeth в отмеченных перекрестием участках каждого изображения. По причине кривизны и малой площади поперечного сечения волокна, невозможно было непосредственно измерить плотность частей. Данные о величинах L*a*b* и плотности приведены ниже в таблице 1.
Таблица 1
Угол изгиба L*
0° 59,19
30° 80,01
90° 70,22
180° 72,04
Обратно к 0° 80,69
Нагревание после возвращения к 0° 60,37

Claims (36)

1. Композиционное изделие, содержащее:
экструдируемую термопластичную матрицу, содержащую акрилонитрил-бутадиен-стирол, причем соотношение акрилонитрил-бутадиен-стирол составляет от примерно 15 до примерно 35 мас. %: от примерно 5 до примерно 30 мас. %: от примерно 40 до примерно 60 мас. %, соответственно; и
фотохромное красящее вещество, имеющее любую одну из следующих структур:
Figure 00000013
,
причем фотохромное красящее вещество придает композиционному материалу свойство обратимо менять цвет под действием деформации, и при этом композиционный материал имеет модуль упругости при изгибе в диапазоне от менее чем 2 ГПа до примерно 0,1 ГПа.
2. Композиционное изделие по п. 1, в котором фотохромное красящее вещество имеет структуру формулы 1
Figure 00000014
3. Композиционное изделие по п. 1, в котором фотохромное красящее вещество является обратимым по отношению к изменению цвета, вызванному воздействием света.
4. Композиционное изделие по п. 1, в котором фотохромное красящее вещество присутствует в количестве от примерно 0,1 процента по массе относительно массы композиционного материала до примерно 5,0 процентов по массе относительно массы композиционного материала.
5. Композиционное изделие по п. 1, в котором свойство обратимого изменения цвета под действием деформации является обратимым при воздействии тепла на композиционный материал.
6. Композиционное изделие по п. 1, полученное в форме волокна, пленки или покрытия.
7. Композиционное изделие по п. 1, в котором композиционный материал имеет модуль упругости в диапазоне от примерно 0,01 ГПа до примерно 4,0 ГПа.
8. Композиционное изделие по п. 1, в котором композиционный материал имеет модуль упругости при изгибе в диапазоне менее чем 1 ГПа.
9. Композиционное изделие по п. 1, в котором композиционный материал имеет модуль упругости при изгибе в диапазоне менее чем 0,5 ГПа.
10. Способ получения композиционного изделия, включающий:
введение фотохромного красящего вещества в экструдируемую термопластичную полимерную матрицу, содержащую акрилонитрил-бутадиен-стирол, с образованием смеси, причем соотношение акрилонитрил-бутадиен-стирол составляет от примерно 15 до примерно 35 мас. %: от примерно 5 до примерно 30 мас. %: от примерно 40 до примерно 60 мас. %, соответственно;
нагревание полученной смеси с образованием композиционного материала;
причем фотохромное красящее вещество имеет любую одну из следующих структур:
Figure 00000015
,
причем фотохромное красящее вещество придает композиционному материалу свойство обратимо менять цвет под действием деформации, и при этом композиционный материал имеет модуль упругости при изгибе в диапазоне от менее чем 2 ГПа до примерно 0,1 ГПа.
11. Способ по п. 10, дополнительно включающий измельчение композиционного материала на гранулы.
12. Способ по п. 11, дополнительно включающий экструзию гранул в расплавном экструдере с получением волокна.
13. Способ по п. 10, в котором фотохромное красящее вещество имеет структуру формулы 1
Figure 00000016
14. Способ по п. 10, в котором фотохромное красящее вещество присутствует в количестве от примерно 0,1 процента по массе относительно массы композиционного материала до примерно 5,0 процентов по массе относительно массы композиционного материала.
15. Покрытый кабель, содержащий покрытие для кабеля, обеспечивающее визуальное определение механических напряжений в проводе, причем покрытие для кабеля содержит композиционный материал, содержащий:
матрицу акрилонитрил-бутадиен-стирол, причем соотношение акрилонитрил-бутадиен-стирол составляет от примерно 15 до примерно 35 мас. %: от примерно 5 до примерно 30 мас. %: от примерно 40 до примерно 60 мас. %, соответственно; и
фотохромное красящее вещество, имеющее любую одну из следующих структур:
Figure 00000017
,
причем фотохромное красящее вещество придает композиционному материалу свойство обратимо менять цвет под действием деформации, и при этом композиционный материал имеет модуль упругости при изгибе в диапазоне от менее чем 2 ГПа до примерно 0,1 ГПа.
16. Покрытый кабель по п. 15, в котором фотохромное красящее вещество является обратимым по отношению к изменению цвета, вызванному воздействием света.
17. Покрытый кабель по п. 15, в котором фотохромное красящее вещество имеет структуру формулы 1
Figure 00000018
18. Покрытый кабель по п. 15, в котором фотохромное красящее вещество присутствует в количестве от примерно 0,1 процента по массе относительно массы композиционного материала до примерно 5,0 процентов по массе относительно массы композиционного материала.
19. Покрытый кабель по п. 15, в котором свойство обратимого изменения цвета под действием деформации является обратимым при воздействии тепла на покрытие для кабеля.
20. Покрытый кабель по п. 15, в котором покрытие имеет толщину в диапазоне от примерно 0,1 мм до примерно 5 мм.
RU2016148623A 2015-12-29 2016-12-12 Тензочувствительный полимер, содержащий фотохромное красящее вещество RU2720617C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/982,752 US10381134B2 (en) 2015-12-29 2015-12-29 Strain gauge polymer comprising photochromic colorant
US14/982,752 2015-12-29

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016148623A RU2016148623A (ru) 2018-06-14
RU2016148623A3 RU2016148623A3 (ru) 2020-02-21
RU2720617C2 true RU2720617C2 (ru) 2020-05-12

Family

ID=59010806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016148623A RU2720617C2 (ru) 2015-12-29 2016-12-12 Тензочувствительный полимер, содержащий фотохромное красящее вещество

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10381134B2 (ru)
JP (1) JP6989258B2 (ru)
KR (1) KR102422592B1 (ru)
CN (1) CN106928640B (ru)
CA (1) CA2952048C (ru)
DE (1) DE102016225052A1 (ru)
RU (1) RU2720617C2 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10311183B2 (en) * 2017-03-31 2019-06-04 The Boeing Company Analysis of a repaired composite structure
US11015028B2 (en) * 2018-07-13 2021-05-25 Zhejiang Jingyi New Material Technology Co., Ltd Plastic articles containing suspended photochromic dye molecules
CN109207140A (zh) * 2018-09-10 2019-01-15 苏州健雄职业技术学院 一种萘并螺吡喃类光致变色化合物
CN110527264A (zh) * 2019-09-16 2019-12-03 苏州宝丽迪材料科技股份有限公司 光致变色pla纤维母粒的制备方法
KR20210131596A (ko) 2020-04-24 2021-11-03 삼성전자주식회사 연신 스트레인 센서 및 장치
DE102022118851A1 (de) 2022-07-27 2024-02-01 Centre National De La Recherche Scientifique Photochrome polymerzusammensetzung

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2150388C1 (ru) * 1993-12-10 2000-06-10 Иннотек, Инк. Способ изготовления фотохромных композиционных пластмассовых линз (варианты), композиционная пластмассовая оптическая линза (варианты)
US20040259975A1 (en) * 2003-06-18 2004-12-23 Robillard Jean J. System and method for forming photobleachable ink compositions
US20050012081A1 (en) * 2003-07-17 2005-01-20 The Pilot Ink Co., Ltd. Photochromic material
US20060033088A1 (en) * 2004-07-27 2006-02-16 Gyongtae Kim Polymer for a photochromic compound matrix, and a matrix comprising the said polymer
RU2360932C2 (ru) * 2004-11-09 2009-07-10 Токуяма Корпорейшн Композиция, отверждаемая полимеризацией
US20100215599A1 (en) * 2009-02-23 2010-08-26 L'oreal Method of making up with light-sensitive makeup by applying a base layer and a kit for implementing such a method
RU2402578C1 (ru) * 2009-03-12 2010-10-27 Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) Фотохромная полимеризационноспособная композиция, фотохромный сетчатый оптический материал и способ его получения
CN102585423A (zh) * 2011-01-10 2012-07-18 奇菱科技股份有限公司 光致变色高分子组合物

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3168593A (en) * 1953-01-15 1965-02-02 Union Carbide Corp Shock-resistant compositions prepared by polymerizing styrene and acrylonitrile withpolybutadiene
US3322542A (en) * 1963-11-14 1967-05-30 American Cyanamid Co Stabilization additives for photochromic compounds
US3442977A (en) * 1966-04-26 1969-05-06 Borg Warner Polymeric blends
US3501410A (en) * 1966-07-06 1970-03-17 Eastman Kodak Co Benzopyrylospiran photochrome containing an electron acceptor
US3856728A (en) * 1971-04-26 1974-12-24 Argus Chem Acrylonitrile-butadiene-styrene polymers having improved resistance to discoloration
GB8610709D0 (en) * 1986-05-01 1986-06-04 Plinkington Bros Plc Photochromic lenses
US4831142A (en) * 1986-09-26 1989-05-16 Ppg Industries, Inc. Spiro indoline-pyranobenzoxazinones
EP0493814A3 (en) * 1990-12-29 1992-09-02 Nippon Petrochemicals Company, Limited Abs-type thermoplastic resin composition and method for producing the same
JP2897611B2 (ja) * 1992-10-16 1999-05-31 日本ビクター株式会社 磁気記録再生装置
WO1994020869A1 (en) 1993-03-12 1994-09-15 Ppg Industries, Inc. Novel benzopyrans
US5501945A (en) 1994-08-30 1996-03-26 The University Of Akron Method of using multichromic polymers in packaging
CN1064046C (zh) * 1997-11-12 2001-04-04 南开大学戈德防伪技术公司 螺环类光致变色化合物及其制备方法
TW534869B (en) * 2000-06-09 2003-06-01 Mitsubishi Gas Chemical Co Synthetic resin laminate having both polarization characteristic and photochromism characteristic, and molded article obtained therefrom
US6747145B2 (en) * 2001-09-04 2004-06-08 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Photochromic bis-naphthopyran compounds and methods for their manufacture
DE102007017791A1 (de) * 2007-04-16 2008-10-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Komposit mit inversen thermochromen Eigenschaften, dieses enthaltender Verbundwerkstoff sowie dessen Verwendung
CN102186643B (zh) * 2008-08-21 2014-05-21 因诺瓦动力学股份有限公司 增强的表面、涂层及相关方法
US7911676B2 (en) * 2008-12-16 2011-03-22 Transitions Optical, Inc. Photochromic optical articles prepared with reversible thermochromic materials
US8815771B2 (en) * 2012-04-16 2014-08-26 Ppg Industries Ohio, Inc. Mechanochromic coating composition

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2150388C1 (ru) * 1993-12-10 2000-06-10 Иннотек, Инк. Способ изготовления фотохромных композиционных пластмассовых линз (варианты), композиционная пластмассовая оптическая линза (варианты)
US20040259975A1 (en) * 2003-06-18 2004-12-23 Robillard Jean J. System and method for forming photobleachable ink compositions
US20050012081A1 (en) * 2003-07-17 2005-01-20 The Pilot Ink Co., Ltd. Photochromic material
US20060033088A1 (en) * 2004-07-27 2006-02-16 Gyongtae Kim Polymer for a photochromic compound matrix, and a matrix comprising the said polymer
RU2360932C2 (ru) * 2004-11-09 2009-07-10 Токуяма Корпорейшн Композиция, отверждаемая полимеризацией
US20100215599A1 (en) * 2009-02-23 2010-08-26 L'oreal Method of making up with light-sensitive makeup by applying a base layer and a kit for implementing such a method
RU2402578C1 (ru) * 2009-03-12 2010-10-27 Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) Фотохромная полимеризационноспособная композиция, фотохромный сетчатый оптический материал и способ его получения
CN102585423A (zh) * 2011-01-10 2012-07-18 奇菱科技股份有限公司 光致变色高分子组合物

Also Published As

Publication number Publication date
US10381134B2 (en) 2019-08-13
CA2952048C (en) 2022-07-19
CA2952048A1 (en) 2017-06-29
US20170186514A1 (en) 2017-06-29
CN106928640B (zh) 2021-06-01
RU2016148623A (ru) 2018-06-14
RU2016148623A3 (ru) 2020-02-21
DE102016225052A1 (de) 2017-06-29
JP2017125845A (ja) 2017-07-20
JP6989258B2 (ja) 2022-01-05
KR20170078522A (ko) 2017-07-07
CN106928640A (zh) 2017-07-07
KR102422592B1 (ko) 2022-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2720617C2 (ru) Тензочувствительный полимер, содержащий фотохромное красящее вещество
US3923726A (en) Process of making colored high temperature polymers
CN100379809C (zh) 适用于光学纤维电缆组件的聚烯烃材料
JPH06345906A (ja) 合成樹脂成形体用可逆変色性着色模様材料
CN106104346A (zh) 具有阻燃膜的光纤电缆
JPS62127322A (ja) 熱可逆変色性ポリ塩化ビニル成型品の製造法
JP2005048159A (ja) フォトクロミック材料
CN109267448B (zh) 一种可逆光敏变色人造草坪及其制备方法
DE102016208908B4 (de) Photochromatische zusammensetzung zum dreidimensionalen drucken, filament, spule und verwendung einer solchen zusammensetzung
Tözüm et al. Manufacturing surface active shell and bisphenol A free thermochromic acrylic microcapsules for textile applications
JP2007503332A5 (ru)
WO2014129642A1 (ja) 紫外線感知シート、その製造方法、および紫外線感知方法
JP2017111436A (ja) 電子写真用部材およびその製造方法、並びに電子写真画像形成装置
IT9021502A1 (it) Miscela stabilizzante per composti ad attivita' fotocromatica
Zhou et al. Development of a direct feed fused deposition modelling technology for multi-material manufacturing
JPH11231108A (ja) クレイズを有する視野選択性フィルム及びその製造方法
JP5164365B2 (ja) フォトクロミックマイクロカプセル
CN108192240B (zh) 一种光致变色pvc热收缩标签膜及其制备方法
KR101675719B1 (ko) 가역적 자외선 변색성 케이블용 조성물 및 이로 피복된 오디오 케이블
JP6944157B2 (ja) ポリオレフィン系樹脂組成物及びポリオレフィン系樹脂フィルム
JP6081295B2 (ja) 可逆光変色性マイクロカプセル顔料
KR930006307B1 (ko) 열회복성 제품 및 그의 측온 방법
Yang et al. Effect of Stabilizers and Thermoplastic Polyurethane on the Properties of Three-Dimensional Printed Photochromic Wood Flour/Polylactic Acid Composites
JPH07331090A (ja) 感温変色樹脂組成物とそれを用いた建築用部材
JP6228831B2 (ja) フォトクロミック材料