一种基于金属-多酚网络结构的可循环利用的显色方法技术

本发明专利技术涉及一种基于金属‑多酚网络结构的可循环利用显色方法，该方法采用多酚溶液对基底进行喷涂或浸润处理，以金属盐溶液墨水为显色墨水，金属盐溶液墨水与基底接触，在基底上原位形成金属‑多酚网络结构并显色；将需要脱色回收的基底用酸溶液进行脱色，显色消除后，除去基底上多余的酸溶液，实现基底的重复利用。该方法可应用于书写、喷涂、印章以及喷墨打印领域，本发明专利技术的显色方法显色后稳定性高，显色后成品的颜色锐度和密度高，并且利用常规的脱色剂即可进行快速脱色，实现循环利用，操作简便易行，环境友好，做到低廉、高效、绿色、可重复利用。

A recyclable color rendering method based on metal-polyphenol network structure

The invention relates to a recyclable chromogenic method based on metal polyphenol network structure. The method uses polyphenol solution to spray or soak the substrate, uses metal salt solution ink as chromogenic ink, contacts metal salt solution ink with the substrate, forms metal polyphenol network structure on the substrate in situ and develops color; and decolorizes the recovered base acid solution for decolorization. After the elimination of color and color rendering, the redundant acid solution on the substrate is removed to realize the reuse of the substrate. The method can be applied to the fields of writing, spraying, seal and inkjet printing. The color rendering method of the present invention has high stability after color rendering, high color sharpness and density of the finished product after color rendering, and can be rapidly decolorized by using conventional decolorants to realize recycling utilization, simple operation, friendly environment, low cost, high efficiency, green and reusable.

【技术实现步骤摘要】
一种基于金属-多酚网络结构的可循环利用的显色方法
：本专利技术涉及一种基于金属-多酚网络结构的可循环利用的显色方法，属于打印、印刷、书写

技术介绍
：随着科学技术的飞速发展，我们已经进入电子信息技术的时代，各种各样的电子媒介已经广泛应用于人们的日常生活。然而，拥有千年历史的纸质媒介仍然具有其不可替代性，并且在人们的日常交流、信息记录和传递以及文化传播等方面都占据着不可或缺的位置。目前广泛应用于打印中的传统墨水主要分为染料墨水和颜料墨水两种。染料墨水由于其在使用中的流畅性好并且颜色鲜艳而被广为选用，此类墨水的缺点是：光学稳定性、化学稳定性以及耐水性较差，使用染料墨水打印的成品其色密度和锐度受到限制，随着时间的推移其颜色会变浅甚至完全失色。与染料墨水不同，颜料墨水通过着色剂附着在介质表面发色，打印成品的颜色锐度和密度高，也具有较高的化学稳定性、光学稳定性和耐水性。颜料墨水的着色剂是不溶于水的细小颗粒，因此，颜料颗粒细度决定颜料墨水的贮存稳定性和颜色鲜艳度，为了提高颜料墨水的贮存稳定性和颜色鲜艳度，需要制造超细颗粒的颜料同时增加颗粒在水溶液中的稳定性，因此需要特殊的技术和添加剂，使得其成本大大增加。鞣酸铁型墨水是一种历史悠久、应用广泛的书写墨水、标记墨水。自中世纪以来，欧洲档案文件书写中主要使用鞣酸铁墨水。鞣酸铁墨水以单宁、铁盐和固着添加剂为主要原料制成，初写时字迹呈现蓝色，在空气中逐渐氧化变黑，故而称其为蓝黑墨水。传统鞣酸铁墨水中的单宁成分来源于天然植物，原料造价高，加工工艺复杂，制备的墨水质量不好控制，并且该类墨水长期贮存容易产生沉淀，书写时容易堵塞笔头，影响书写的手感和效果。目前，无论是应用于书写、标记还是印刷，传统的染料墨水、颜料墨水和鞣酸铁型墨水所选用的着色剂都很难进行脱色，着色剂降解困难，书写字迹错误时不易脱色和修改，因此使用传统墨水进行书写和打印往往不具有可重复利用性，废纸回收利用时也不易脱色。这不仅导致了高昂的成本，还将会引发一系列环境污染问题。因此，开发一种新型低廉、高效、绿色、可重复利用的书写与打印方法将为人类社会带来显著的经济与环境效益。
技术实现思路
：针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于金属-多酚网络结构的可循环利用的显色方法，该方法可应用于书写、喷涂、印章以及喷墨打印领域，本专利技术的显色方法显色后稳定性高，显色后成品的颜色锐度和密度高，并且利用常规的脱色剂即可进行快速脱色，实现基底的循环利用，操作简便易行，环境友好，做到低廉、高效、绿色、可重复利用。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种基于金属-多酚网络结构的可循环利用显色方法，包括步骤如下：(1)提供一基底，采用多酚溶液对基底进行喷涂或浸润处理；(2)提供金属盐溶液墨水，并且所述金属盐溶液墨水以水和/或乙醇为溶剂；(3)将步骤(2)所述金属盐溶液墨水与步骤(1)的基底接触，在基底上原位形成金属-多酚网络结构并显色；(4)将需要脱色回收的基底用酸溶液进行脱色，显色消除后，用纯水冲洗基底，除去基底上多余的酸溶液，实现基底的重复利用。根据本专利技术优选的，步骤(1)中，所述的基底为纸张、板材、墙面、布料、皮革、瓷砖、玻璃或锡箔纸。纸张为普通打印纸、广告背胶纸、滤纸、牛皮纸均可，布料为棉布、化纤布料、尼龙布料，板材为木板、三合板、聚合物板。根据本专利技术优选的，步骤(1)中，所述的多酚溶液以水和乙醇的混合溶剂为溶剂，多酚为溶质，水和乙醇的混合溶剂中乙醇的体积比50％～100％，多酚的浓度为10～200mgmL-1；进一步优选的，水和乙醇的混合溶剂中乙醇的体积比80％～95％，多酚的浓度为50～100mgmL-1。进一步优选的，所述的多酚为单宁酸、没食子酸、联苯三酚、没食子酸乙酯、儿茶素、邻甲基水杨酸中的任意一种。根据本专利技术优选的，步骤(1)中，当基底为纸张、板材、墙面、皮革、玻璃或锡箔纸时，采用喷涂法进行处理，喷涂使多酚溶液布满书写区域，当基底为布料时，采用浸润法处理，浸润时使多酚溶液浸湿基底。根据本专利技术优选的，步骤(2)中，所述金属盐溶液墨水以水和/或乙醇为溶剂，以金属盐为溶质，金属盐溶液中金属盐浓度为：50～200mgmL-1。根据本专利技术优选的，步骤(2)中，所述金属盐为三价铁离子盐、钛铵盐或铜离子盐；黑色墨水为三价铁离子盐溶液；黄色墨水为钛铵盐溶液；棕色墨水为铜离子盐溶液。根据本专利技术优选的，步骤(2)中，提供的金属盐溶液墨水用作书写和喷墨打印时，黑色墨水溶剂为乙醇，黄色墨水溶剂为水，棕色墨水溶剂为乙醇体积比为10％～25％的水和乙醇混合液；提供的金属盐溶液墨水用作印章时，墨水溶剂为水；提供的金属盐溶液墨水用作绘画时，墨水溶剂为乙醇体积比为0.1～15％的水和乙醇混合液。根据本专利技术优选的，步骤(3)中，金属盐溶液墨水与基底接触方式为书写、喷墨打印、绘画、印染、喷涂或印章。本专利技术的金属盐溶液墨水适用于钢笔、毛笔、储墨软头笔、刷子、喷涂器、喷墨打印机墨盒、印章。根据本专利技术优选的，步骤(4)中，所述的酸溶液为盐酸、草酸、醋酸或家用白醋中的任意一种，pH为0～3。根据本专利技术优选的，步骤(4)中，除去基底上多余的酸溶液为采用碱溶液中和基底上多余的酸溶液，使基底的酸碱度恢复弱碱性，所述的碱溶液为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠溶液中的任意一种，pH范围为8.5～10。根据本专利技术优选的，步骤(4)中，脱色方法为喷涂法、浸泡法、擦拭法中的任意一种，处理时间为5分钟～1.5小时。由于基底材质和特性不同，因此，每种材质的脱色时间也不同，一般为5分钟～1.5小时。本专利技术基于金属-多酚网络结构显色与脱色机制：由于多酚中富含邻苯二酚官能团，极易对各种材质和形貌的基底进行附着，在基底表面形成多酚涂层，当金属盐溶液与附着在基底表面的多酚涂层接触时，溶液中的金属离子与基底表面的多酚涂层中的邻苯二酚官能团迅速配位，在基底上原位形成金属-多酚网络结构并显色，金属-多酚网络结构如下式(Ⅰ)所示，多酚化合物中含有多个酚羟基基团，多个邻苯二酚基团与金属离子之间很容易配位，配位形成的结构为网络结构，显色牢固，遇水及室温条件下不易脱色。但金属离子与邻苯二酚基团配位形成的金属-多酚网络结构对环境的酸碱度具有较高的敏感度。以三价铁与单宁酸的配位作用为例，当环境pH低于2时，三价铁只能与邻苯二酚基团作用形成不稳定的单配位复合物；当环境pH在3～6之间时，三价铁与单宁酸中的邻苯二酚可以发生双配位；当环境pH高于7时，三价铁与单宁酸则形成最为稳定的三配位复合网络。由于较强的酸性可以抑制金属离子与多酚化合物的配位作用，从而破坏金属-多酚网络结构，因此本专利技术可以利用pH低于3的酸溶液，实现书写或打印后的纸张等基底的脱色处理。本专利技术所述的书写、喷涂、喷墨打印技术适用于普通打印纸、广告背胶纸、滤纸、牛皮纸、皮革、棉布、化纤布料、尼龙布料、板材、墙面、瓷砖、玻璃等基底。本专利技术所述的水性金属盐溶液显色墨水适用于钢笔、毛笔、刷子、喷涂器、喷墨打印机墨盒、印章等。本专利技术基于金属-多酚网络结构的可循环利用的显色方法技术效果及优点如下：1.本专利技术的方法应用材料及用途广，可用于纸张、板材、墙面、布料、皮革、玻璃或锡箔纸等材料，用于书写、喷墨打印、绘画、印染、喷涂或印章，不受用途及材料的限制，且材料处理方法简本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于金属‑多酚网络结构的可循环利用显色方法，包括步骤如下：(1)提供一基底，采用多酚溶液对基底进行喷涂或浸润处理；(2)提供金属盐溶液墨水，并且所述金属盐溶液墨水以水和/或乙醇为溶剂；(3)将步骤(2)所述金属盐溶液墨水与步骤(1)的基底接触，在基底上原位形成金属‑多酚网络结构并显色；(4)将需要脱色回收的基底用酸溶液进行脱色，显色消除后，用纯水冲洗基底，除去基底上多余的酸溶液，实现基底的重复利用。

【技术特征摘要】
1.一种基于金属-多酚网络结构的可循环利用显色方法，包括步骤如下：(1)提供一基底，采用多酚溶液对基底进行喷涂或浸润处理；(2)提供金属盐溶液墨水，并且所述金属盐溶液墨水以水和/或乙醇为溶剂；(3)将步骤(2)所述金属盐溶液墨水与步骤(1)的基底接触，在基底上原位形成金属-多酚网络结构并显色；(4)将需要脱色回收的基底用酸溶液进行脱色，显色消除后，用纯水冲洗基底，除去基底上多余的酸溶液，实现基底的重复利用。2.根据权利要求1所述的基于金属-多酚网络结构的可循环利用显色方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的基底为纸张、板材、墙面、布料、皮革、瓷砖、玻璃或锡箔纸。3.根据权利要求1所述的基于金属-多酚网络结构的可循环利用显色方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的多酚溶液以水和乙醇的混合溶剂为溶剂，多酚为溶质，水和乙醇的混合溶剂中乙醇的体积比50％～100％，多酚的浓度为10～200mgmL-1；进一步优选的，水和乙醇的混合溶剂中乙醇的体积比80％～95％，多酚的浓度为50～100mgmL-1。4.根据权利要求3所述的基于金属-多酚网络结构的可循环利用显色方法，其特征在于，所述的多酚为单宁酸、没食子酸、联苯三酚、没食子酸乙酯、儿茶素、邻甲基水杨酸中的任意一种。5.根据权利要求1所述的基于金属-多酚网络结构的可循环利用显色方法，其特征在于，步骤(1)中，当基底为纸张、板材、墙面、皮革、玻璃或锡箔纸时，采用喷涂法进行处理，喷涂使多酚溶液布满书写区域，当基底为布料时，采用浸润法处理，浸润时使多酚溶液浸湿基底。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔基炜，戴琼，郝京诚，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37