紫外光致变色可重复使用纸制造技术

本发明专利技术涉及一种紫外光致变色可重复使用纸，该纸张由紫外光致可逆变色材料与纸张复合制成；所述紫外光致可逆变色材料由聚丙烯酰胺或聚乙烯醇与多酸类化合物组成，且多酸类化合物与聚丙烯酰胺构成给体-受体电荷转移化合物，多酸类化合物与聚丙烯酰胺的比例为10～2:1；其中多酸类化合物为Keggin结构磷钨酸和Keggin结构磷钼酸中的至少一种。该纸张在紫外光照射能够快速由无色变为蓝黑、黑色或纯蓝色，在自然光照或无光照下不变色，在氧气存在下放置6～30小时后仍可复到原来的颜色，并且这种着色-褪色过程可以重复多次，本发明专利技术使用成本低、可降解和回收利用、打印精细度高，可以作为书写或打印用纸使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纸张研制
，涉及一种紫外光致变色可重复使用纸。
技术介绍
造纸术是影响世界文明发展的最伟大专利技术之一，纸张作为文字，文化的载体，给人 们的工作、学习带来了极大的方便，使文化的传播更加方便，促进了人类文明的发展。 传统造纸业能耗巨大，污染严重，纸张的日常使用浪费严重。据有关调查数据显 示，经打印或复印的纸质文件中，45%左右是"一次性"的，有些文件的存留时间只要短短 几分钟，阅读一次后就被送往废纸篓，利用率极低，纸张的浪费让人触目惊心，通过改变人 们习惯来减少纸张用量短期没能见效。如何让纸张可以重复利用？国内外很多研宄机构和 企业都曾经开展过研宄，但存在使用成本高、彻底报废后的纸张难降解和回收利用、制造过 程能耗大和打印精细度低等问题，没有得到广泛的推广应用。 重复使用纸张被广泛研制，下面将技术概述如下： 吉林大学化学学院2014年开发出"喷水无墨打印"技术，其相关研宄成果在英国 《自然》杂志的通讯网刊《自然通讯》上发表，并引起海外众多同行、业内专家高度关注。这 项技术的核心在于打印纸，目前可以实现纸张在22小时后恢复无色。原理是将水致变色染 料负载于纸基上，当纸遇到水时显颜色，当水挥发干时，纸张又恢复到无颜色状态，从而实 现重复使用。但该技术存在如下问题：1、最小打印5号字，无法实现精细打印。2、纸张生产 成本高，难于推广。3、对使用环境要求高，使用过程易出现失误。日本凸版印刷公司推出的技术。这种纸在打印上文字或图片后可以抹去，并可再 次打印新的文字或图片，这样反复使用可达500多次。这种纸在常温下是无色的，表面有光 泽，比一般纸略厚些。打印机特别配备的加温器可在瞬间把纸加热到180摄氏度一一在这 样的高温下，纸的记录层中的染料就与色素催化剂相结合显现出色泽来。但该技术存在如 下问题：1、多层纸，成本高。2、难于多次打印精细文字和图片。3、使用化学染料制备过程有 污染。4、打印速度较传统打印机慢。 北京大学化学与分子工程学院研制出压力下变色材料并制造成重复使用纸，这种 纸比一般纸略厚些。打印机的可控微型压力头敲击纸面可留下字迹，经处理后可消失再次 打印。但该技术存在如下问题：1、字迹清晰度差分辨率低，打印速度慢。2、打印机会有针式 打印机噪音，并循环次数少。 台湾光宝集团设计的生态打印机（EcoPrinter)，非常适合需要经常打印草稿的 地方，一张纸被重复使用，节约成本并环保。配备了一种对紫外光敏感的墨水，可以像普通 墨水那样使用和打印，需要回收的时候，将打印纸放在紫外灯下照射，墨水就会"消失"。但 该技术存在如下问题：1、打印与前次重叠部分时质量差。2、重复用需专用设备，周期长。3、 目如墨水昂贵。 台湾工业技术研宄院2011年开发出一种液晶纸（e-Paper)。这种液晶纸使用热敏 型打印机与胆固醇型液晶制造，可多次重复使用。但该技术存在如下问题：1、成本高，一张 A4纸成本约14元人民币左右。2、回收难，不环保. 日本东芝公司2013年2月推出一款可重复擦写的多功能打印机并上市销售。它 使用了热敏着色剂的微胶囊封装技术制造一种特殊的碳粉，在常温时呈正常的颜色，但高 温加热可使文字和图案褪色，变成可重复利用的新纸张。但该技术存在如下问题：1、打印机 成本高。2、多次使用后墨粉叠加使打印质量下降。3、最多重复5-8次。4、耗材成本高。 美国加州大学河滨分校2014年开发出重复使用纸，能在保证清晰度、对比度不变 的情况下重复擦写20次。目前正在努力提高材料的擦写次数和应用规模。由多层塑料与 玻璃组成，表面有涂有光感材料，在紫外线的照射下，氧化油墨会被"印"到材料表面，进而 产生字迹；而把它放到115°C的环境下一段时间，字迹就全部消失。但依然存在如下问题： 1、塑料和玻璃制成，不可降解难回收。2、成本高，能耗大。3、单张纸厚度大，"纸张"偏硬，不 适合打印。4、"纸"的颜色为蓝色。同时目前还没有开发出可使用的打印方法，需要靠影印 的方式实现打印。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种使用成本低、可降解和回收利用、打印精细 度高的紫外光致变色可重复使用纸。 为了解决上述技术问题，本专利技术的紫外光致变色可重复使用纸采用下述两种技术 方案。 技术方案一： 本专利技术的紫外光致变色可重复使用纸由紫外光致可逆变色材料与纸张复合制成； 所述紫外光致可逆变色材料由聚丙烯酰胺与多酸类化合物组成，且多酸类化合物与聚丙烯 酰胺构成给体-受体电荷转移化合物，多酸类化合物与聚丙烯酰胺的比例为10~2:1 ;其 中多酸类化合物为Keggin结构磷鹤酸和Keggin结构磷钼酸中的至少一种。 所述紫外光致变色可重复使用纸经波长为300~405nm光源辅照5~200ms后被 照射部分变为蓝黑、黑色或纯蓝色，空气中自然放置6~30小时后完全褪色。（权2) 上述紫外光致变色可重复使用纸可采用下述方法制备： 将一定质量的聚丙烯酰胺粉末溶解在去离子水中或乙醇，配制成一定质量百分比 浓度的聚丙烯酰胺溶液；取一定量的多酸类化合物溶解在去离子水或乙醇中，配制成一定 质量百分比浓度的多酸类化合物溶液；在搅拌条件下于50~80°将多酸类化合物溶液缓 慢滴入聚丙烯酰胺溶液；反应Ih以上后，将溶液冷却至室温，得到透明复合物溶液；将纸张 用该透明复合物溶液浸泡后晾干。 所述光源为200~405nm的激光器，其功率为50~200mW。 其中聚丙稀酰胺粉末为分析纯，Keggin结构磷鹤酸和Keggin结构磷钼酸均经二 次重结晶提纯后得到。 所述紫外光致可逆变色材料也可以混入纸浆中直接制成紫外光致变色可重复使 用纸。 技术方案二： 本专利技术的紫外光致变色可重复使用纸由紫外光致可逆变色材料与纸张复合制成； 所述紫外光致可逆变色材料为聚乙烯醇与多酸类化合物组成，且多酸类化合物与聚乙烯醇 构成给体-受体电荷转移化合物，多酸类化合物与聚乙烯醇的比例为10~2:1 ;其中多酸 类化合物为Keggin结构磷鹤酸和Keggin结构磷钼酸中的至少一种。 所述紫外光致变色可重复使用纸经波长为200-405nm光源辅照5~200ms变为蓝 黑、黑色或纯蓝色，自然放置6-30小时后完全褪色。 上述紫外光致变色可重复使用纸制备方法如下： 将一定质量的聚乙烯醇粉末溶解在去离子水或乙醇中，配制成一定质量百分比浓 度的聚乙烯醇溶液；取一定量的多酸类化合物溶解在去离子水或乙醇中，配制成一定质量 百分比浓度的多酸类化合物溶液；在搅拌条件下于50~80°将多酸类化合物溶液缓慢滴 入聚乙烯醇溶液；反应Ih以上后，将溶液冷却至室温，得到透明复合物溶液；将纸张用透明 复合物溶液浸泡后晾干。 所述光源为200~405nm的激光器，其功当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紫外光致变色可重复使用纸，其特征在于由紫外光致可逆变色材料与纸张复合制成；所述紫外光致可逆变色材料由聚丙烯酰胺与多酸类化合物组成，且多酸类化合物与聚丙烯酰胺构成给体‑受体电荷转移化合物，多酸类化合物与聚丙烯酰胺的比例为10～2:1；其中多酸类化合物为Keggin结构磷钨酸和Keggin结构磷钼酸中的至少一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李冠纯，
申请(专利权)人：李冠纯，
类型：发明
国别省市：吉林;22