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1、(10)申请公布号 CN 103333608 A (43)申请公布日 2013.10.02 CN 103333608 A *CN103333608A* (21)申请号 201310280824.4 (22)申请日 2013.07.04 C09D 183/08(2006.01) C09D 7/12(2006.01) C09D 5/00(2006.01) (71)申请人 江苏科技大学 地址 212003 江苏省镇江市梦溪路 2 号 (72)发明人 高延敏 代仕梅 王丹 王玉 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 32204 代理人 柏尚春 (54) 发明名称 一种不可逆光。
2、致变色涂料、 制备方法及其应 用 (57) 摘要 本发明公开了一种不可逆光致变色涂料及其 制备方法, 以重量份数计, 它由以下组分组成 : 氨 基有机硅树脂 9.5 10.5 ; Keggin 型杂多酸盐 1.59 ; 乙酸乙酯2830 ; 环己酮2830 ; 滑石 粉23.525.5 ; 分散剂1.01.6 ; 消泡剂0.5 1.1 ; 所述杂多酸盐是指具有 Keggin 型结构的材 料, 其结构通式为 XM12O40n-(X=P, Si ; M=Cr, W, Mo, V, Nb, Ta, Ti 或 Zr, n=1、 2、 3.)。本发明采用带有 氨基的有机硅组合物解决了杂多酸化合物变色材 。
3、料在使用过程中的不稳定性问题及容易发生变色 问题, 特别适用于自动划线、 自动打印。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 12 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书12页 (10)申请公布号 CN 103333608 A CN 103333608 A *CN103333608A* 1/1 页 2 1. 一种不可逆光致变色涂料, 其特征在于, 以重量份数计, 它由以下组分组成 : 氨基有机硅树脂 9.5 10.5 ; Keggin 型杂多酸盐 1.5 9 ; 乙酸乙酯 28 30 ; 环己酮 28 30 ; 滑石粉 23.5 25。
4、.5 ; 分散剂 1.0 1.6 ; 消泡剂 0.5 1.1 ; Keggin 型杂多酸盐是指具有 Keggin 型结构的材料, 其结构通式为 XM12O40n-(X=P, Si ; M= Cr, W, Mo, V, Nb, Ta, Ti 或 Zr, n=1、 2、 3.)。 2.如权利要求1所述的不可逆光致变色涂料, 其特征在于, 所述分散剂为LD-402 ; 所述 消泡剂为 BYK-057。 3. 一种权利要求 1 所述的不可逆光致变色涂料的制备方法, 其特征在于, 包括以下步 骤 : (1) 将氨基有机硅树脂溶于乙酸乙酯和环己酮混合溶剂, 充分搅拌均匀得到组分 A ; (2) 向步骤 (。
5、1) 所得组分 A 中加入变色材料杂多酸盐, 搅拌均匀后再加入滑石粉、 分散 剂和消泡剂, 以 1500r/min 2000r/min 的速度进行高速搅拌混合得到光致变色涂料。 4. 权利要求 1 所述的不可逆光致变色涂料在自动划线、 自动打印中的应用。 权 利 要 求 书 CN 103333608 A 2 1/12 页 3 一种不可逆光致变色涂料、 制备方法及其应用 技术领域 0001 本发明涉及涂料, 特别是一种不可逆光致变色涂料及其制备方法。 背景技术 0002 光致变色材料的研究近年来得到不断的拓展与深入, 光致变色材料的用途也越来 越广泛, 尤其在光信息存储、 显影技术、 光计算方面。
6、的应用, 近年来它引起了国内外的广泛 关注。 0003 杂多酸化合物属于无机光致变色材料, 由于其独特的组成和结构, 赋予了它一系 列的优点。主要有如下特性 : 大的分子体积 ; 高分子量 ; 对电子和质子的传输和贮备能力 ; 高的热稳定性 :“晶格氧” 的活泼性 ; 高的质子酸性 ; 良好溶解性能 (能在许多的水和非水溶 剂中溶解) 。这些特异、 优越的物化性质使得杂多酸化合物得到了广泛的应用。 0004 多酸化合物的性质是与多阴离子的结构密切相关的。杂多阴离子常见的结构除 Keggin 类型外, 还有 Dowson, Anderson, Waugh, Silveton 等几种主要类型。Ke。
7、ggin 型结构 杂多化合物是多酸化合物最具经的代表, 结构通式为 XM12O40n-(X=P, Si ; M=Cr, W, Mo, V, Nb, Ta, Ti, Zr)。 该类化合物的空间堆积具有Td对称性, 结构中的杂原子呈四面体配位XO4, 而中 心原子呈八面体配位, 三个八面体为一组组成一个三金属簇 M3O10, 它们共边相连, 共有四组 三金属簇, 它们之间以及与中心四面体之间都是共角相连, 共有 12 个八面体围绕着中心四 面体。根据它的上述结构可以了解, 在 Keggin 型结构杂多阴离子中的氧有四种形式存在。 Oa是杂原子四面体配位的氧 (X-Oa), 共有 4 个 ; Ob是。
8、不同三金属簇角顶共用氧, 共有 12 个 : Oc是同一个三金属簇共用氧, 共有 12 个 ; Od是每个八面体的非共用氧, 共有 12 个。人们习 惯上用由共角, 共边, 偶尔由共面相联结的, 以金属为中心的 MO6多面体组成的聚集体来描 述这些结构。 一般而言, 金属离子并不处于多面体的中心位置上, 它强烈地偏向多阴离子结 构外部, 即偏向多面体的一个顶点或一条边。由于四种氧原子所处位置的不同决定了它们 的活性不同, 因此在复合材料中对 Keggin 型结构杂多酸的四种氧类型的定性判定是十分 必要的。 0005 杂多酸是一种具有笼状结构的多核光敏性配合物, 它可以作为电子受体与众多含 羟基。
9、 (-OH) 或氨基 (-NH2) 等活性基团的有机电子给体形成授 - 受电荷转移化合物, 该类化 合物在光、 电还是热能作用下都可以发生电子转移并表现出光色性质。 0006 氧化态的过渡金属杂多酸化合物中金属离子存在 d0电子构型, 电子光谱的紫外吸 收区域出现的吸收带是由于氧 - 金属的配体 - 金属的电荷转移 (LMCT, Ligand-to-Metal Charge Transfer)的结果。 紫外光照射以后, 电子由氧的低能态的2P轨道跃迁到金属高能 态的 d 轨道。 0007 由于紫外光的照射, 晶格中产生的电荷载流子能够被电子阱或空穴阱俘获, 这些 阱提供了 O M 的 LMCT。
10、 能带隙内的区域能量能级, 它们是由晶格中的杂原子和抗衡离子产 生的, 对应着谱带模型中的不纯净物质或晶格缺陷。这个模型不仅适用于磷钼酸等多种金 属多酸或杂多酸化合物的变色体系, 还适用于基于空穴、 掺杂等不纯净物质而光致变色的 说 明 书 CN 103333608 A 3 2/12 页 4 过渡金属氧化物体系。 0008 综上, 现有技术存在的技术问题是 : 在实际的使用中, 变色速度较慢, 难以满足高 速自动划线的要求, 同时难以解决杂多酸的易变色性和稳定化差问题, 从而使得利用杂多 酸作为变色材料作为自动划线材料更是难以推广使用。 发明内容 0009 发明目的 : 本发明的目的在于提供一。
11、种稳定的不可逆光致变色涂料, 以用于自动 划线的涂料。本发明进一步的目的是提供一种制备上述涂料的方法。 0010 技术方案 : 一种不可逆光致变色涂料, 以重量份数计, 它由以下组分组成 : 0011 0012 所述杂多酸盐是指具有 Keggin 型结构的材料, 其结构通式为 XM12O40n-(X=P, Si ; M=Cr, W, Mo, V, Nb, Ta, Ti 或 Zr, n=1、 2、 3.)。 0013 所述分散剂为 LD-402 ; 所述消泡剂为 BYK-057。 0014 上述不可逆光致变色涂料的制备方法, 包括以下步骤 : 0015 (1) 将氨基有机硅树脂溶于乙酸乙酯和环己。
12、酮混合溶剂, 充分搅拌均匀得到组分 A ; 0016 (2) 向步骤 (1) 所得组分 A 中加入变色材料杂多酸盐, 搅拌均匀后再加入滑石粉、 分散剂和消泡剂, 以1500r/min2000r/min的速度进行高速搅拌混合得到光致变色涂料。 0017 上述不可逆光致变色涂料在自动划线、 自动打印中的应用。 0018 有益效果 : 本发明用带活性基团氨基的有机硅树脂和杂多酸盐形成授 - 受电荷转 移化合物, 该化合物经紫外光照射后由黄色变为蓝色 ; 因此, 有机硅树脂既是作为涂料的成 膜物质, 也是杂多酸盐的电子给予体, 使含有磷钼酸的涂层经过紫外光照射后由黄色变为 蓝色 ; 该光致变色涂料特别。
13、适用于自动划线、 自动打印等。 带有氨基的有机硅组合物解决了 杂多酸化合物变色材料在使用过程中的不稳定性问题及容易发生变色问题。 具体实施方式 0019 下面结合实施例对本发明作进一步的描述, 但本发明的实施方式不限于此。 0020 实施例 1 : 0021 本不可逆光变色涂料按如下组分配比制备而成 : 0022 说 明 书 CN 103333608 A 4 3/12 页 5 0023 本不可逆光致变色涂料的制备方法为 : 0024 (1) 将氨基有机硅树脂溶于乙酸乙酯和环己酮混合溶剂, 充分搅拌均匀得到组分 A ; 0025 (2) 向步骤 (1) 所得组分 A 中加入一定量变色材料杂多酸盐。
14、, 搅拌均匀后再加入滑 石粉、 分散剂和消泡剂等助剂, 高速进行搅拌混合得到变色涂料。 0026 (3) 将所得变色涂料涂覆于有底涂的马口铁片上, 待涂层完全干后, 测试涂层的变 色性能及涂层基本性能。 0027 实施例 1 性能测定结果如下表 : 0028 0029 0030 涂层变色性能好, 激光划线线条 =1.3, 线条清晰, 宽度合适。 说 明 书 CN 103333608 A 5 4/12 页 6 0031 实施例 2 : 0032 本不可逆光致变色涂料按如下组分配比制备而成 : 0033 0034 本不可逆光致变色涂料的制备方法为 : 0035 (1) 将有机硅树脂溶于乙酸乙酯和环。
15、己酮混合溶剂, 充分搅拌均匀得到组分 A ; 0036 (2) 向步骤 (1) 所得组分 A 中加入一定量变色材料杂多酸盐, 搅拌均匀后再加入滑 石粉以及分散剂和消泡剂等助剂, 高速进行搅拌混合得到变色涂料。 0037 (3) 将所得变色涂料涂覆于有底涂的马口铁片上, 待涂层完全干后, 测试涂层的变 色性能及涂层基本性能。 0038 实施例 2 性能测定结果如下表 : 0039 说 明 书 CN 103333608 A 6 5/12 页 7 0040 涂层变色性能好, 激光划线线条 =1.3, 线条清晰, 宽度合适。 0041 实施例 3 : 0042 本不可逆光致变色涂料按如下组分配比制备而。
16、成 : 0043 0044 本不可逆光致变色涂料的制备方法为 : 0045 (1) 将氨基有机硅树脂溶于乙酸乙酯和环己酮混合溶剂, 充分搅拌均匀得到组分 A ; 0046 (2) 向步骤 (1) 所得组分 A 中加入一定量变色材料杂多酸盐, 搅拌均匀后再加入 滑石粉以及分散剂和消泡剂等助剂, 高速进行搅拌混合得到变色涂料。 0047 (3) 将所得变色涂料涂覆于有底涂的马口铁片上, 待涂层完全干后, 测试涂层的变 色性能及涂层基本性能。 0048 实施例 3 性能测定结果如下表 : 0049 说 明 书 CN 103333608 A 7 6/12 页 8 0050 涂层变色性能好, 激光划线线。
17、条 =1.3, 线条清晰, 宽度合适。 0051 实施例 4 : 0052 本不可逆光致变色涂料按如下组分配比制备而成 : 0053 0054 本不可逆光致变色涂料的制备方法为 : 0055 (1) 将氨基有机硅树脂溶于乙酸乙酯和环己酮混合溶剂, 充分搅拌均匀得到组分 A ; 0056 (2) 向步骤 (1) 所得组分 A 中加入一定量变色材料杂多酸盐, 搅拌均匀后再加入滑 石粉以及分散剂和消泡剂等助剂, 高速进行搅拌混合得到变色涂料。 0057 (3) 将所得变色涂料涂覆于有底涂的马口铁片上, 待涂层完全干后, 测试涂层的变 色性能及涂层基本性能。 说 明 书 CN 103333608 A 。
18、8 7/12 页 9 0058 实施例 4 性能测定结果如下表 : 0059 0060 涂层变色性能好, 激光划线线条 =1.3, 线条清晰, 宽度合适。 0061 实施例 5 : 0062 本不可逆光变色涂料按如下组分配比制备而成 : 0063 0064 0065 本不可逆光致变色涂料的制备方法为 : 0066 (1) 将氨基有机硅树脂溶于乙酸乙酯和环己酮混合溶剂, 充分搅拌均匀得到组分 A ; 0067 (2) 向步骤 (1) 所得组分 A 中加入一定量变色材料杂多酸盐, 搅拌均匀后再加入滑 说 明 书 CN 103333608 A 9 8/12 页 10 石粉以及分散剂和消泡剂等助剂, 。
19、高速进行搅拌混合得到变色涂料。 0068 (3) 将所得变色涂料涂覆于有底涂的马口铁片上, 待涂层完全干后, 测试涂层的变 色性能及涂层基本性能。 0069 实施例 5 性能测定结果如下表 : 0070 0071 涂层变色性能好, 激光划线线条 =1.3, 线条清晰, 宽度合适。 0072 实施例 6 : 0073 本不可逆光变色涂料按如下组分配比制备而成 : 0074 0075 本不可逆光致变色涂料的制备方法为 : 0076 (1) 将氨基有机硅树脂溶于乙酸乙酯和环己酮混合溶剂, 充分搅拌均匀得到组分 说 明 书 CN 103333608 A 10 9/12 页 11 A ; 0077 (2。
20、) 向步骤 (1) 所得组分 A 中加入一定量变色材料杂多酸盐, 搅拌均匀后再加入滑 石粉以及分散剂和消泡剂等助剂, 高速进行搅拌混合得到变色涂料。 0078 (3) 将所得变色涂料涂覆于有底涂的马口铁片上, 待涂层完全干后, 测试涂层的变 色性能及涂层基本性能。 0079 实施例 6 性能测定结果如下表 : 0080 0081 0082 涂层变色性能好, 激光划线线条 =1.3, 线条清晰, 宽度合适。 0083 实施例 7 : 0084 本不可逆光变色涂料按如下组分配比制备而成 : 0085 说 明 书 CN 103333608 A 11 10/12 页 12 0086 本不可逆光致变色涂。
21、料的制备方法为 : 0087 (1) 将氨基有机硅树脂溶于乙酸乙酯和环己酮混合溶剂, 充分搅拌均匀得到组分 A ; 0088 (2) 向步骤 (1) 所得组分 A 中加入一定量变色材料杂多酸盐, 搅拌均匀后再加入滑 石粉以及分散剂和消泡剂等助剂, 高速进行搅拌混合得到变色涂料。 0089 (3) 将所得变色涂料涂覆于有底涂的马口铁片上, 待涂层完全干后, 测试涂层的变 色性能及涂层基本性能。 0090 实施例 7 性能测定结果如下表 : 0091 0092 说 明 书 CN 103333608 A 12 11/12 页 13 0093 涂层变色性能好, 激光划线线条 =1.3, 线条清晰, 宽。
22、度合适。 0094 实施例 8 : 0095 本不可逆光变色涂料按如下组分配比制备而成 : 0096 0097 本不可逆光致变色涂料的制备方法为 : 0098 (1) 将氨基有机硅树脂溶于乙酸乙酯和环己酮混合溶剂, 充分搅拌均匀得到组分 A ; 0099 (2) 向步骤 (1) 所得组分 A 中加入一定量变色材料杂多酸盐, 搅拌均匀后再加入滑 石粉以及分散剂和消泡剂等助剂, 高速进行搅拌混合得到变色涂料。 0100 (3) 将所得变色涂料涂覆于有底涂的马口铁片上, 待涂层完全干后, 测试涂层的变 色性能及涂层基本性能。 0101 实施例 8 性能测定结果如下表 : 0102 0103 说 明 。
23、书 CN 103333608 A 13 12/12 页 14 0104 涂层变色性能好, 激光划线线条 =1.3, 线条清晰, 宽度合适。 0105 上述实施例为本发明较佳的实施方式, 但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制, 其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、 修饰、 替代、 组合、 简化, 均应为等同的置换方式 (例如, 将消泡剂 BYK-057 等同替换为 HT-606, BYK-052、 053、 054、 055、 051 等 ; 或者将 LD402 替换成本领域其他常用分散剂。 ) , 上述等同替换都包含在本发明 的保护范围之内。 0106 总之, 为了解决杂多酸化合物变色材料在使用过程中的不稳定和易变色的问题, 本发明采用一种带有氨基的有机硅组合物, 解决了杂多酸在使用过程中的不稳定性及容易 发生变色问题。本发明将杂多酸化合物作为变色材料, 并以含活性基团氨基的有机硅树脂 作为成膜物质, 制备成功了不可逆光致变色涂料。本发明以带活性基团氨基的有机硅树脂 和杂多酸盐形成授 - 受电荷转移化合物, 该化合物经紫外光照射后由黄色变为蓝色, 因此, 有机硅树脂既是作为涂料的成膜物质, 也是杂多酸盐的电子给予体, 使含有磷钼酸的涂层 经过紫外光照射后由黄色变为蓝色。 说 明 书 CN 103333608 A 14 。