可逆压致变色体系制造技术

本发明专利技术提供了可逆压致变色体系，在对所述体系施加压力之后，其产生高对比图像。所述体系具有短的彩色反转时间，并且通过混合合适的给电子化合物和合适的受电子化合物，可以廉价地进行制备。本发明专利技术的可逆压致变色体系对于制备印刷油墨有帮助，所述印刷油墨可以被用于例如印刷钞票，以防止伪造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适合制备印刷油墨的可逆压致变色(piezochromic)体系。本专利技术的可逆压致变色体系提供了具有高对比和短彩色反转时间的印刷图像。此外，与现有体系相比，本专利技术的压致变色体系制备便宜，且对例如印刷钞票以防止伪造是有帮助的。
技术介绍
当被施加压力时，压致变色物质改变颜色。对使用此类物质的体系已经进行了试验研究，但是这些研究产生非常少的商业应用。压致变色物质的固有颜色是由于光在激发光谱的特定区域中的吸收，这是作为从基态向较高能量状态的电子跃迁的跃迁结果。当将压力施加于所述物质时，这些能态被扰动，产生了物质的颜色上的变化。已经注意到，当结晶固体经历从一种晶体结构到另一种晶体结构的一级相变时，发生了颜色的不连续变化。颜色上的变化也可以由组成该物质的分子几何上的变化引起。在介晶物质的情况下，发生压致变色效应，原因在于对于特定波长在布拉格衍射角上发生变化，这又是由机械力例如剪切力和摩擦力产生，该机械力引起折射率的变化。已知的可逆压致变色物质包括咪唑的衍生物、吡咯的衍生物、二蒽酮的衍生物、亚呫吨基(xanthylidene)蒽醌的衍生物、dixanthylene的衍生物、半日花酮的衍生物和中萘二蒽酮(mesonaphthobianthrone)的衍生物。已知很多方法可用于产生压致变色体系。日本专利公开42880公开了基于螺苯并吡喃并二唑啉衍生物的压致变色化合物。日本专利公开46079描述了基于螺吡喃噻喃的压致变色化合物。日本专利公开132857描述了基于氢羧酸衍生物的压致变色化合物。美国专利第5,320,784号描述了压致变色化合物，其可以被强烈着色并且是基于二氢吲哚并螺苯并噻喃衍生物的单晶。美国专利第5,501,945号公开了染料，其属于包装材料中的聚合物，该染料对特定刺激(例如温度、压力、化学品、辐射等)作出反应，并且是热致变色的、压致变色的、化学致变色的和光致变色的。美国专利第6,261,469和6,517,763号描述了基于三维结构的压致变色体系，所述三维结构在光波长的范围下具有周期性。上面所讨论的体系中存在主要的缺点。例如，如果可观察到任何效应的话，仅观察到微弱的对比效应。此外，该效应不是可逆的，或者如果该效应是可逆的，这些介质的弛豫时间(即对于它们而言，返回至最初颜色状态所需的时间)非常长(例如5分钟或更多)。最后，对于这些体系而言，需要一定的厚度以及黑色背景，以便产生可见的效果。而且，所述体系一般需要昂贵的多步工艺进行化学品的合成。基于这些原因，先前已知的压致变色体系并不适合应用于印刷油墨制剂。因此，存在对于适合用在印刷油墨中的可逆压致变色体系的需求。进一步存在对具有短弛豫时间的高对比可逆压致变色体系的需求。此外，存在对可以在任何基底和/或背景颜色上印刷的可逆压致变色体系的需求。最后，存在对易于加工且不需要冗长且昂贵的多步制备合成的可逆压致变色体系的需求。
技术实现思路
本专利技术部分地基于本专利技术人的发现，即上述目标可以通过一种或多种离子变色(ionochromic)化合物和显色剂的组合而被实现，显色剂包括一种组分或者组分的混合物，所述组分具有足够强的酸性以通过质子化显色离子化合物颜色，然而酸性也足够弱以允许体系发生可逆。在两种组分之间的离子交换引起所述混合物的颜色变化，并且仅仅通过对该系统施加弱压而被引发。根据下面的描述和权利要求书，本专利技术的其它目标和优势将是显而易见的。专利技术详述本专利技术是可逆压致变色体系，包括给电子化合物和受电子化合物。所述给电子化合物是离子变色物质，其为pH敏感染料，经常被称为成色剂。受电子化合物作为显色剂起作用。通过组合离子变色物质(一种或多种)与显色剂(一种或多种)，获得本专利技术的可逆压致变色，其满足下面的要求1.所述显色剂功能是通过向所述体系施加压力而被引发的，并且该效应是可逆的。2.所述显色剂具有酸性，其足够强以通过质子化而改变离子变色物质的颜色，然而该酸性又足够弱以允许体系保持可逆，即允许所述体系回到离子变色物质的最初颜色。优选地，所述显色剂具有相对于每克所述显色剂为约5mg与约10mg KOH之间的酸值，更优选相对于每克所述显色剂为约7mg和约10mg KOH之间，最优选相对于每克所述显色剂为约10mg KOH的酸值。3.所述体系具有足够的柔顺性，以允许在所述成色剂与所述显色剂之间以两种方式发生电子交换，即，从最初颜色到最终颜色和从最终颜色到最初颜色。此处所用的术语“酸值(acid value或acid number)”指的是存在于物质中的游离酸的量，以中和1g该物质所需的KOH的毫克数进行计量。适合本专利技术的离子变色化合物是给电子化合物，其包括但不限于pH敏感染料，优选无色染料，或其它成色剂等。最常被使用的那些染料常常属于螺内酯类。通过弱酸显色剂使无色或基本无色的内酯质子化使得内酯环打开，导致有色化合物的形成。并不是作为限制，特别合适的离子变色化合物包括2-苯并呋喃酮衍生物例如3-(2，2-双(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)乙烯基)-3-(4-二乙氨基苯基)-2-苯并呋喃酮、3-(4-二乙氨基-2-乙氧基苯基)-3-(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)-4-氮杂-2-苯并呋喃酮、3，3-双(4-二乙氨基-2-乙氧基苯基)-4-氮杂-2-苯并呋喃酮和3，3-双(1-正辛基-2-甲基-吲哚-3-基)-2-苯并呋喃酮，和荧烷(fluoran)衍生物例如3-二丁氨基-6-甲基-7-苯胺基-荧烷和3-(N，N-二乙氨基)-7-(N，N-二苄氨基)荧烷。适合本专利技术的显色剂是受电子化合物，其表现出足够高的酸性以显示离子变色化合物的颜色；然而酸性也足够低，以允许所述体系可逆，也就是，回到最初颜色。优选地，在一个方面中，所述显色剂具有相对于每克所述显色剂为约5mg与约10mg KOH之间的酸值，更优选相对于每克所述显色剂为约7mg和约10mg KOH之间，最优选相对于每克所述显色剂为约10mg KOH的酸值。在另一个方面中，所述显色剂具有在约4.0至约5.0之间的pKa，更优选在约4.5和约5.0之间，最优选在约4.8和约5.0之间。仅仅通过对所述体系施加弱压，可以引发两种组分之间的离子交换。在一个优选的实施方案，所述显色剂是在主链结构上具有至少约7个碳原子的长链脂族酸，更优选具有至少9个碳原子，最优选具有至少11个碳原子，并且优选地具有接近室温的熔点(即在约20℃与24℃之间)；或者为弱酸性的大分子，其在室温下是同形的(例如，诸如具有末端醇基团的聚硅氧烷)；或者它们的混合物。在另一个优选的实施方案中，所述显色剂包括具有多个低酸性基团，优选包括约10个基团或更多，更优选包括约14个基团或更多，最优选包括约16个基团或更多，以及长脂族基，例如具有约6至20个碳原子，优选具有约8至18个碳原子的酯基的超支化聚合物(hyper-branched polymer)。此处所用的术语“超支化聚合物”指的是树枝状结构，其另外被描述为球状尺寸单分散大分子，其中所有的键从中心焦点或核呈放射状露出，其具有规则的分支模式和重复单元，每一个重复单元促成一个分支点，例如形成至少约10个分支，更优选至少约14个分支，最优选至少约16个分支。低酸性基团，例如羟基，形成“官能表面”，其参与与离子变本文档来自技高网...

【技术保护点】
可逆压致变色体系，包括给电子化合物和受电子化合物，其中所述给电子化合物和受电子化合物的组合是可逆压致变色的，并且颜色变化是通过人眼、比色测量或者人眼和比色测量二者可检测的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳萨莉勒鲁，
申请(专利权)人：太阳化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]