[發明專利]一種熱敏變色材料及其制法和用途

有效

• 申請號: 200910034527.5
• 申請日: 2009-09-01
• 公開（公告）號: CN101665677A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發明（設計）人: 鄧宗武;汪蓮艷
• 申請（專利權）人: 蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00;C09D5/26;C09D11/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳忠輝

技術領域

本發明涉及一種利用物質相變控制變色反應實現不可逆熱敏變色的材料及 其制法與用途，屬于熱敏變色智能材料與結構領域。

背景技術

熱敏變色材料是能因應溫度變化顯現不同顏色的一類智能材料，廣泛應用 于工業、醫療、防偽、服裝和日常裝飾等領域，如制造示溫涂料、熱敏變色油 墨、特種變色紙、顯像材料、變色服裝、變色玩具等，具有潛在的經濟效益和 社會效益。

熱敏變色材料分為可逆熱敏變色材料和不可逆熱敏變色材料。可逆熱敏變 色材料主要有三大類，分別是無機類、有機類和液晶類熱敏變色材料。無機類 可逆熱敏變色材料的變色顏料大多是含有Ag、Cu、Hg等的碘化物、絡合物、 復鹽等，以及由鈷鹽和鎳鹽形成的六次甲基四胺復合物，如Ag₂HgI₄，HgI₂， CuHgI₄，CoCl₂·2C₅H₁₂N₄·10H₂O等。其特點是合成工藝簡單、成本低，但其 缺點是應用溫度范圍窄，毒性大，色差小，限制了其應用。有機類可逆熱敏變 色材料的種類較多，螺環類、雙蒽酮類、席夫堿類、熒烴類、三苯甲烷類化合 物都可以作為有機熱敏變色材料的顏料。有機可逆熱敏變色材料往往由電子給 予體、電子接受體、調節劑、增感劑及其它溶劑組成。電子給予體和電子接受 體之間因溫度變化產生電子轉移現象，電子轉移過程中吸收或輻射一定波長的 光，表觀上產生顏色的變化。液晶類熱敏變色材料的優點是變色靈敏度高，多 數情況下溫度變化不到1℃就會發生顏色的變化，且選用不同液晶材料可在很 廣的溫度范圍內實現變色。液晶是介于固態與液態之間的中間態物相，產生變 色的機理也是由于物質的狀態發生了變化。其缺點是價格高，對化學物質敏 感，變色效果不穩定，總體變色性能不如染料。

不可逆熱敏變色材料的研究也得到了廣泛的研究。目前，市場上的不可逆 熱敏變色材料中，多采用單一材料承擔溫度敏感和顏色變化兩項功能，導致了 變色溫度與變色方式的調控性較差。同時，大多數產品的溫度敏感范圍集中在 高溫區，如Raychem公司利用一些物質熔化后顏色的變化開發出一系列溫敏范 圍在60℃到400℃不等的熱敏變色材料，低溫可控的熱敏變色材料產品相對較 少。

低溫不可逆熱敏變色材料的一個潛在應用是用于指示一些穩定性對溫度非 常敏感的產品在儲存或運輸過程中是否超過設定的溫度。例如，利用低溫不可 逆熱敏變色材料制作的智能標簽，可以通過顏色的變化，準確指示各種需要低 溫儲存的疫苗(多在2℃～8℃之間)和生物活性樣品等是否在儲存或運輸過程 中因為超過設定溫度而失效或失活，從而保證藥品或生物活性樣品的使用安全 和效果。為了實現這種智能化標簽的工業化應用，需要廉價的低溫不可逆熱敏 材料，及低成本標簽制作工藝，且應用這種智能標簽時不需要對產品的生產線 進行大的變動。

針對這種智能標簽對低溫不可逆熱敏材料的需求，法國Universitéde- Savoie的Rougeau博士等合成了系列具有不可逆熱敏變色功能的聯乙炔類化合 物，及其相應的醇類、二醇類、酯類衍生物。這些化合物可以在-50℃～70℃ 的溫度范圍內顯現不可逆熱敏變色特性，變色溫度取決于化合物的鏈長及衍生 基團，但變色溫度的精確控制存在一定的難度。

發明內容

本發明的目的是克服傳統低溫不可逆熱敏變色材料由于集溫度敏感功能與 變色功能于一體，導致變色溫度和變色方式的可選范圍受到限制的缺點，將溫 度敏感功能與變色功能分開，由兩種材料承擔，通過設計智能化的材料結構， 協調兩種材料的功能，實現低溫不可逆熱敏變色，拓寬變色溫度與變色方式的 范圍，滿足實際應用的不同需求。

本發明的第一個目的通過以下技術方案來實現：

一種熱敏變色材料，包括相互反應發生變色的第一反應物及第二反應物， 其特征在于：所述第一反應物或第二反應物中的一種溶解固化在特定熔點的外 包載體內，另一種反應物與固態粉末或顆粒狀的載體以任意比例混合，其中所 述載體與第一、第二反應物分別具有化學接觸惰性。

本發明的第一個目的還可以通過以下技術方案來實現：