深圳市景藝姿科技感溫變色材料 Thermochromic Material
一. 可逆感溫變色顏料的變色原理和結(jié)構(gòu):
感溫變色顏料是一種隨溫度上升或下降而反復(fù)改變顏色的微膠囊。
可逆感溫變色顏料是由電子轉(zhuǎn)移型有機(jī)化合物體系制備的。電子轉(zhuǎn)移型有機(jī)化合物是一類具有特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)色體系。在特定溫度下因電子轉(zhuǎn)移使該有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從而實(shí)現(xiàn)顏色轉(zhuǎn)變。這種變色物質(zhì)不僅顏色鮮艷,而且可以實(shí)現(xiàn)從“有色===無色”和“無色===有色”狀態(tài)的顏色變化,這是重金屬復(fù)鹽絡(luò)合物型和液晶型可逆感溫變色物質(zhì)所不具備的。
微膠囊化的可逆感溫變色物質(zhì)稱為可逆感溫變色顏料(俗稱:溫變顏料,感溫粉或溫變粉)。這種顏料的顆粒呈圓球狀,平均直徑為2~7微米(一微米等于千分之一毫米)。其內(nèi)部是變色物質(zhì),外部是一層厚約0.2~0.5微米既不能溶解也不會(huì)融化的透明外殼,正是它保護(hù)了變色物質(zhì)免受其他化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。因此,在使用中避免破壞這層外殼是十分重要的。
二. 感溫變色顏料的基本色:
目前本公司生產(chǎn)的可逆感溫變色顏料在顯色狀態(tài)有以下15個(gè)基本色
1、感溫變色顏料之間的互配和拼色:
因?yàn)榭赡娓袦刈兩伭显陔[色狀態(tài)時(shí)是無色的,這使得不同顏色/不同變色溫度/不同系列的變色顏料之間可以互配和拼色,從而獲得更加豐富多彩的變色效果。
2-1、感溫變色顏料基本色之間的互配:
將基本色之間按一定比例互配,可以獲得許多過渡色無色的變色效果。
2-2、感溫變色顏料與普通顏料之間拼色:
可以獲得色A 色B的變色效果。
三、 熱敏變色顏料的類型:
1、熱消色型(R系列):
在低溫時(shí)為有色狀態(tài),當(dāng)溫度升至設(shè)定值時(shí)顏料從有色變?yōu)闊o色。它的變色溫度可根據(jù)用戶需要在-20~80℃范圍內(nèi)設(shè)定:。R系列變色顏料的品種多,色譜,是常用的變色顏料系列。其色~溫關(guān)系曲線如圖1所示:
圖1. R系列 色~溫關(guān)系曲線 圖2. F系列 色~溫關(guān)系曲線
2、熱發(fā)色型(F系列):
其色~溫特性與R系列正相反。在低溫時(shí)為無色狀態(tài),當(dāng)溫度升至設(shè)定值時(shí)顏料從無色變?yōu)橛猩?。它的發(fā)色溫度區(qū)間為:60~65℃。其色~溫關(guān)系曲線如圖2所示。
四、 感溫變色顏料的變色溫度
1、感溫變色溫度
實(shí)際上,感溫變色顏料的變色溫度不是一個(gè)溫度點(diǎn),而是一個(gè)溫度區(qū)間,也就是從變色開始至變色結(jié)束所包含的溫度范圍(T0~T1)。這個(gè)溫度區(qū)間的寬度一般為4~6℃,有些變色精度較高的品種(窄區(qū)間品種,以“N”表示)其變色溫度區(qū)間較窄,只有2~3℃。
通常,我們將等速升溫過程中,變色基本完成時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度T1定義為該感溫變色顏料的變色溫度。
2、感溫變色循環(huán)次數(shù):
取少許被測變色顏料,用504環(huán)氧膠調(diào)勻,在白紙上刮樣(厚度0.05-0.08毫米)室溫20℃以上靜置一天。剪取10×30 mm紙樣。取600 mL燒杯二只,注入水。其水溫分別為被測樣品變色溫度區(qū)間上限(T1)以上5~20℃和下限(T0)以下不小于5℃(對(duì)于RF-65系列油墨,水溫分別定為T0=35℃,T1=70℃),并保持水溫。將試樣輪流浸入二個(gè)燒杯中,完成每次循環(huán)的時(shí)間為3~4秒鐘。觀察顏色變化并記錄可逆變色循環(huán)次數(shù)(通常,熱消色系列的變色循環(huán)次數(shù)大于4000—8000次)。
五、 感溫變色顏料在塑料制品中的應(yīng)用:
1、R系列感溫變色顏料適合用于注塑和擠塑:
R系列(塑膠級(jí))是本司開發(fā)的專門用于塑膠的變色顏料品種。其特點(diǎn)是:囊壁厚,強(qiáng)度高,耐熱性好,更加易于分散均勻,消色時(shí)殘留色少。
2、適用范圍:
本品可用于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、軟聚氯乙烯(S-PVC)、AS和ABS等透明或半透明塑料的注塑、擠塑成型。也可混入不飽和聚脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)玻璃或尼龍單體內(nèi)澆鑄、模壓、固化成型。
3、用量:
用于注塑、擠塑加工或澆鑄、模壓、固化成型時(shí),變色顏料的用量為塑料量的0.4~3.0% ,通常為0.6 ~2.0%。變色顏料與塑料粒子要充分混和均勻(混合時(shí)可使用少量白油)。如果是普通顏料與變色顏料拼色,則普通顏料(或染料)的用量大約為變色顏料的0.5-2.5%。
4、色母料:
在大批量生產(chǎn)時(shí)可先將變色顏料加入聚乙烯蠟或聚苯乙烯蠟中制成顏料含量為10%的色母料,然后再與塑料粒子混合使用。這樣可使變色顏料分散的更均勻。色母料的制備方法可參考本司提供的技術(shù)資料。
5、溫度:
加工溫度應(yīng)控制在200℃以下,較高不要超過230℃,并盡量減少物料的受熱時(shí)間。(高溫,長時(shí)間加熱將損害顏料的變色性能)。
六. 感溫變色顏料在油墨和涂料中的應(yīng)用:
七、 感溫變色顏料的使用條件:
可逆感溫變色顏料本身是一個(gè)不穩(wěn)定體系(穩(wěn)定就難于變化),所以其耐光,耐熱,耐老化等性能遠(yuǎn)不及普通顏料,在使用中應(yīng)加以注意。
1、耐光性:
感溫變色顏料的耐光性較差,在強(qiáng)烈陽光下暴曬下會(huì)很快褪色失效,因此其只適合在室內(nèi)使用。應(yīng)避免強(qiáng)烈陽光和紫外燈光的照射,這樣有利于延長變色顏料的使用壽命。
2、耐熱性:
感溫變色顏料在短時(shí)間內(nèi)可耐230℃高溫(10分鐘左右),可應(yīng)用于注塑和高溫固化。但變色顏料在發(fā)色狀態(tài)和消色狀態(tài)時(shí)的熱穩(wěn)定性不同,前者的穩(wěn)定性高于后者。另外當(dāng)溫度高于80℃時(shí),構(gòu)成變色體系的有機(jī)物也會(huì)開始降解。因此變色顏料應(yīng)避免長期在高于75℃溫度下工作。
八、 感溫變色顏料的保存:
本產(chǎn)品應(yīng)置于陰涼、干燥和全避光條件下保存。由于變色顏料在發(fā)色狀態(tài)時(shí)的穩(wěn)定性高于消色態(tài),所以,變色溫度較低的品種應(yīng)放在冷柜中保存。在上述條件下,絕大多數(shù)品種的變色顏料在儲(chǔ)存5年后其性能沒有明顯退化。
九、 感溫變色顏料的安全性和使用注意事項(xiàng):
本公司銷售的全部變色顏料都不含汞,鉛,鉻等有毒重金屬成分,對(duì)人體皮膚也無毒無刺激性。但由于其顆粒十分細(xì)小,在空氣中形成粉塵后,很容易由呼吸道進(jìn)入人體肺部沉積或進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng),造成不良后果。因此在操作中應(yīng)佩帶防塵口罩,橡膠手套和護(hù)目鏡。如果變色顏料不慎進(jìn)入眼睛或口腔,應(yīng)立即用大量清水沖洗,防止其進(jìn)入人體。
根據(jù)有關(guān)規(guī)定,變色顏料與普通顏料一樣,其制品中含有顏料的部分,應(yīng)避免直接接觸食品和飲用水。如果用于生產(chǎn)示溫變色的塑料餐飲器具,可采用雙層注塑工藝,變色層應(yīng)位于不與食品接觸的部分。
感溫變色顏料是非易燃品,在空氣中加熱到170℃也不會(huì)自燃。但由于其顆粒極細(xì),比表面積巨大,一旦在空氣中形成粉塵并達(dá)到一定濃度后,遇明火可能會(huì)引起爆燃。請(qǐng)務(wù)必謹(jǐn)慎操作。