[發明專利]一種可逆熱致變色熱膨脹微膠囊及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110097120.8
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112892429B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 王亞濤;李建華;郭學華;劉莉莉;金旺
• 申請（專利權）人: 唐山開灤化工科技有限公司;開灤（集團）有限責任公司
• 主分類號: B01J13/14
• 分類號: B01J13/14;C09K9/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 李坤

本發明涉及熱膨脹微膠囊技術領域，具體公開一種可逆熱致變色熱膨脹微膠囊及其制備方法和應用。包括囊芯和包覆于所述囊芯外部的囊壁，所述囊芯為低沸點烷烴發泡劑，所述囊壁由內向外依次包括交聯型聚氨酯緩沖層、可逆熱致變色層和丙烯酸酯聚合物保護層。制備方法為：利用乳液模板法通過界面縮聚反應實現高韌性聚氨酯對低沸點烷烴發泡劑的內殼層包覆，再運用乳液模板自組裝技術，通過表面自由基聚合，分別在聚氨酯內殼層表面包覆含有可逆熱致變色復配物的中間層和外保護殼層。本發明的熱膨脹微膠囊，在應用于油墨印刷品時，能產生3D立體視覺/觸覺效果和溫度記憶、指示兩種功能，非常適合應用于示溫材料、特殊標記物、航空航天等高端領域。

技術領域

本發明涉及輕工技術和油墨印刷技術領域，尤其涉及一種可逆熱致變色熱膨脹微膠囊及其制備方法和應用。

背景技術

熱膨脹微膠囊技術能將低沸點有機溶劑包覆在熱塑性殼材中，形成具有典型核殼結構的高分子微顆粒。當對熱膨脹微膠囊進行加熱時，其熱塑性外殼軟化，同時內部芯材發生氣化產生的壓力引起微膠囊膨脹。若殼材的熱塑性與內部有機溶劑氣化所產生的壓力匹配度較好，就可使微膠囊展現出良好的膨脹性能，膨脹后體積可增大至原來的幾十甚至上百倍，且維持微膠囊的核殼結構，冷卻后亦不會回縮。因此，熱膨脹微膠囊在壁紙、織物印花、盲文、塑料以及油墨印刷等領域具有廣泛的應用。尤其是在油墨印刷領域，當對含有熱膨脹微膠囊的油墨紙張或織物等進行加熱時，微膠囊內部芯材受熱發生氣化導致微膠囊膨脹變大，從而使印刷的文字或圖案呈現凸出的立體效果。熱膨脹微膠囊合成技術能明顯提高印刷品的質量，提高油墨應用技術水平，因此，近年來其有關技術的開發獲得了廣泛的關注。

僅僅是呈現三維的立體視覺效果已經不能滿足人們對印刷用油墨越來越高的要求了，人們對印刷用油墨提出了多種功能化的需求。其應用領域已經從傳統的圖案及文字印刷向多功能防偽、特殊標志物或特定場合指示等特殊領域發展。因此，研發一種多功能化的熱膨脹微膠囊對于先進油墨的發展具有十分重要的意義。

發明內容

針對現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供一種可逆熱致變色熱膨脹微膠囊及其制備方法和應用。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是：

一種可逆熱致變色熱膨脹微膠囊，包括囊芯和包覆于所述囊芯外部的囊壁，所述囊芯為低沸點烷烴發泡劑，所述囊壁由內向外依次包括交聯型聚氨酯緩沖層、可逆熱致變色層和丙烯酸酯聚合物保護層。

相對于現有技術，本發明設計了基于“三明治”結構的殼層包覆低沸點烷烴發泡劑，其中，交聯型聚氨酯內層殼具有較高的韌性，可為發泡劑提供有效的隔絕和保護，避免發泡劑對外層可逆熱致變色復配物的干擾，還可為發泡劑提供更大的膨脹空間，有利于發泡倍率的提高，同時，交聯型聚氨酯粘結力好，可有效粘附熱致變色復配物，提高熱致變色復配物與內層殼的親和性和粘附性，從而提高微膠囊的顏色變化效果；除此之外，通過高強度和高韌性的透明丙烯酸酯聚合物作為外殼保護層，不僅可有效避免外部油墨對可逆熱致變色復配物的干擾，還可保證高可視度的顏色變化效果，且丙烯酸酯聚合物受熱軟化后不會影響內殼層聚氨酯的膨脹。本發明設計的獨特的三層殼層結構相互協同配合，且互不影響，實現了可逆熱致變色功能和熱膨脹功能的有機結合，使得微膠囊不僅能夠提供視覺和觸覺的3D凹凸立體效果，還能夠在環境溫度變化的條件下，產生有色-無色的變色效果，具有高度的可視化和可逆性，極大地擴展了熱膨脹微膠囊在印刷油墨領域的應用范圍。

優選的，所述低沸點烷烴發泡劑包括正己烷、正庚烷、異戊烷或異辛烷中至少一種。

優選的發泡劑可提高微膠囊的發泡性能，并降低發泡溫度，使得微膠囊的發泡溫度為90-150℃。

優選的，所述交聯型聚氨酯緩沖層是由烷基二異氰酸酯與多元醇低聚物反應得到。

進一步優選的，所述烷基二異氰酸酯為1,6-己二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、三甲基己二異氰酸酯或甲烷二環已基二異氰酸酯中至少一種。