[发明专利]一种热敏变色材料及其制法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用物质相变控制变色反应实现不可逆热敏变色的材料及 其制法与用途，属于热敏变色智能材料与结构领域。

背景技术

热敏变色材料是能因应温度变化显现不同颜色的一类智能材料，广泛应用 于工业、医疗、防伪、服装和日常装饰等领域，如制造示温涂料、热敏变色油 墨、特种变色纸、显像材料、变色服装、变色玩具等，具有潜在的经济效益和 社会效益。

热敏变色材料分为可逆热敏变色材料和不可逆热敏变色材料。可逆热敏变 色材料主要有三大类，分别是无机类、有机类和液晶类热敏变色材料。无机类 可逆热敏变色材料的变色颜料大多是含有Ag、Cu、Hg等的碘化物、络合物、 复盐等，以及由钴盐和镍盐形成的六次甲基四胺复合物，如Ag₂HgI₄，HgI₂， CuHgI₄，CoCl₂·2C₅H₁₂N₄·10H₂O等。其特点是合成工艺简单、成本低，但其 缺点是应用温度范围窄，毒性大，色差小，限制了其应用。有机类可逆热敏变 色材料的种类较多，螺环类、双蒽酮类、席夫碱类、荧烃类、三苯甲烷类化合 物都可以作为有机热敏变色材料的颜料。有机可逆热敏变色材料往往由电子给 予体、电子接受体、调节剂、增感剂及其它溶剂组成。电子给予体和电子接受 体之间因温度变化产生电子转移现象，电子转移过程中吸收或辐射一定波长的 光，表观上产生颜色的变化。液晶类热敏变色材料的优点是变色灵敏度高，多 数情况下温度变化不到1℃就会发生颜色的变化，且选用不同液晶材料可在很 广的温度范围内实现变色。液晶是介于固态与液态之间的中间态物相，产生变 色的机理也是由于物质的状态发生了变化。其缺点是价格高，对化学物质敏 感，变色效果不稳定，总体变色性能不如染料。

不可逆热敏变色材料的研究也得到了广泛的研究。目前，市场上的不可逆 热敏变色材料中，多采用单一材料承担温度敏感和颜色变化两项功能，导致了 变色温度与变色方式的调控性较差。同时，大多数产品的温度敏感范围集中在 高温区，如Raychem公司利用一些物质熔化后颜色的变化开发出一系列温敏范 围在60℃到400℃不等的热敏变色材料，低温可控的热敏变色材料产品相对较 少。

低温不可逆热敏变色材料的一个潜在应用是用于指示一些稳定性对温度非 常敏感的产品在储存或运输过程中是否超过设定的温度。例如，利用低温不可 逆热敏变色材料制作的智能标签，可以通过颜色的变化，准确指示各种需要低 温储存的疫苗(多在2℃～8℃之间)和生物活性样品等是否在储存或运输过程 中因为超过设定温度而失效或失活，从而保证药品或生物活性样品的使用安全 和效果。为了实现这种智能化标签的工业化应用，需要廉价的低温不可逆热敏 材料，及低成本标签制作工艺，且应用这种智能标签时不需要对产品的生产线 进行大的变动。

针对这种智能标签对低温不可逆热敏材料的需求，法国Universitéde- Savoie的Rougeau博士等合成了系列具有不可逆热敏变色功能的联乙炔类化合 物，及其相应的醇类、二醇类、酯类衍生物。这些化合物可以在-50℃～70℃ 的温度范围内显现不可逆热敏变色特性，变色温度取决于化合物的链长及衍生 基团，但变色温度的精确控制存在一定的难度。

发明内容

本发明的目的是克服传统低温不可逆热敏变色材料由于集温度敏感功能与 变色功能于一体，导致变色温度和变色方式的可选范围受到限制的缺点，将温 度敏感功能与变色功能分开，由两种材料承担，通过设计智能化的材料结构， 协调两种材料的功能，实现低温不可逆热敏变色，拓宽变色温度与变色方式的 范围，满足实际应用的不同需求。

本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：

一种热敏变色材料，包括相互反应发生变色的第一反应物及第二反应物， 其特征在于：所述第一反应物或第二反应物中的一种溶解固化在特定熔点的外 包载体内，另一种反应物与固态粉末或颗粒状的载体以任意比例混合，其中所 述载体与第一、第二反应物分别具有化学接触惰性。

本发明的第一个目的还可以通过以下技术方案来实现：