热致变色材料制造技术

揭示了一种热致变色材料，它包含热致变色组分和粘合剂，其中，所述热致变色组分是以元素周期表第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ族重金属氧化物为基础的结晶相，选自以下通式的化合物：（ｉ）（Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］）↓［１－ｚ］（Ｍ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］）↓［ｚ］，其中，ｚ＝０－０．５，Ｍ选自重金属、碱金属、碱土金属或者它们的混合物，（ｉｉ）（Ｍ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］）↓［ｍ］（Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］）↓［ｎ］Ｎｂ（Ｔａ）↓［２］Ｏ↓［５］，其中，ｍ＝０－１，ｎ＝１－２，Ｍ选自重金属、碱金属、碱土金属或者它们的混合物，（ｉｉｉ）（Ｍ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］）↓［ｍ］（Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］）↓［ｎ］Ｍｏ（Ｗ）Ｏ↓［３］，其中，ｍ＝０－１，ｎ＝０－１２，Ｍ选自碱金属、碱土金属、重金属或者它们的混合物，（ｉｖ）（Ｍ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］）↓［ｍ］（Ｍｅ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］）↓［ｎ］Ｍｏ（Ｗ，Ｃｒ）Ｏ↓［３］，其中，ｍ＝０－１，ｎ＝０－１，Ｍ选自碱金属／碱土金属、重金属以及它们的混合物，Ｍｅ是重金属，（ｖ）（Ｍ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］）↓［ｍ］（Ｍｅ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］）↓［ｎ］Ｎｂ（Ｔａ）↓［２］Ｏ↓［５］，其中，ｍ＝０－１，ｎ＝０－１，Ｍ选自碱金属、碱土金属、重金属以及它们的混合物，Ｍｅ选自Ｃｕ（Ⅱ）、Ｍｎ（Ⅱ）、Ｍｎ（Ⅲ）、Ｃｏ（Ⅱ）、Ｎｉ（Ⅱ）、Ｃｒ（Ⅲ），以热致变色组分和粘合剂的重量百分数计，其比例为２∶９８－９８∶２；并揭示了这些化合物（ｉ）－（ｖ）作为热致变色组分的应用。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热致变色材料，具体是热致变色涂层，其颜色改变可用作温度的指示。热致变色材料的应用领域是使用热致变色材料涂层在家用电器。使用热致变色材料可以简单而有效地提醒消费者接触一个物品特定部位的危险。家用电器热致变色涂层的要求如下·涂层应能预示某个处于可能导致燃烧的100-400℃的范围内的表面的温度。例如，由于表面的热辐射或者可见的红色，可以感知在炊具盖子的表面上的高温度。·在加热-冷却循环过程中，颜色改变应该是可逆的，不会有老化和受热过度(失色)的效应。·涂层直至最高操作温度(对立柜式器炉头灶来说为700℃，对其它装置来说为400℃)应该稳定。·涂层应符合卫生工艺要求和有关毒性方面的标准。根据这些要求，本领域已知的以有机化合物和液晶为基础的热致变色材料就不能使用，这是因为它们在高温(700℃)下不稳定，因此，它们在本专利技术背景中不予考虑。本领域中已知一种以如下物质为基础的热致变色材料以镉和汞的硫化物和硒化物作为热致变色组分；以硅酸铅珐琅(美国专利No.5 772 328和No.5 499597)或者硼硅酸盐玻璃(美国专利No.4 983 810)作为粘合剂。本技术已知的热致变色材料可以制得在高达700℃的温度能稳定的涂层。但是，就目前的标准来说，以上述物质为基础的涂层不能用来施加到家用电器的表面，这是因为镉和汞的毒性等级很高。在美国专利No.4 983 810中揭示的方案被认为和申请主张的热致变色材料最接近，按照这种方案，所述热致变色材料包含·作为热致变色组分的通式为CdS1-xSex或者通式Zn1-yMnyO的化合物，其中，x＝0-0.8，y＝0.05-0.15；·作为粘合剂的玻璃或者玻璃陶瓷，具体是硼硅酸盐玻璃；·作为非热致变色或者低热致变色化合物，其颜色接近热致变色组分的颜色的化合物，例如，Pb3(SbO4)2或ZrO2与镨的合金。在加热时，这种组分在热致变色组分中用作颜色转变的内标。以上已经提到镉组合物有毒，就可用于家用电器的毒性而言，它也不符合卫生工艺标准的要求。至于其说明书中的化合物Zn1-yMnyO，它的稳定温度只能达到400℃，而且由于氧化作用，其颜色转变也不是完全可逆的。本专利技术的目的在于形成一种热致变色材料，它没有毒性，且在室温到400℃的温度变化中，其颜色变化是可逆的，并且其颜色转变可以反映小于200℃的温度变化，而在加热到700℃下时是稳定的。通过所揭示的热致变色材料可以达到这一目的，此热致变色材料包含以元素周期表第I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII族重金属氧化物结晶为基础的热致变色组分，以及以碱金属或碱土金属的硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐为基础的纯组分或者混合物作为粘合剂，热致变色组分∶粘合剂的重量比例为2-98∶98-2。为了加强热致变色的特征，所述热致变色材料可以另外还包含一种热稳定的非热致变色组分或者低热致变色组分，其漫反射极大的区域和所述基本热致变色组分漫反射光谱随温度发生变化所在的光谱范围相同或者接近。本专利技术独特的特征在于所述热致变色组分，它选自以下化合物(i)通式为(Bi2O3)1-z(MxOy)z的氧化铋基化合物，其中，z＝0-0.5，M选自重金属、碱金属、碱土金属或者它们的混合物。例如，M是Zr(IV)、Hf(IV)、Sn(II)、Sn(IV)、Nb(V)、Ta(V)、Mo(VI)、W(VI)、Cr(III)、Mn(II)、Fe(III)、Co(II)、Ni(II)、Pb(II)、Ca(II)、Sr(II)、Ba(II)、Li、Na、K、Rb、Cs。(ii)通式为(MxOy)m(Bi2O3)nNb(Ta)2O5的铌酸盐和钽酸盐，其中，m＝0-1，n＝1-2，M选自重金属、碱金属、碱土金属或者它们的混合物。例如，M是Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb(II)、Co(II)、Ni(II)、Cr(III)、Cu(II)、Cu(I)。(ii i)通式为(MxOy)m(Bi2O3)nMo(W)O3的钼酸盐和钨酸盐，其中，m＝0-1，n＝0-12，M选自碱金属、碱土金属、重金属和它们的混合物，例如，M是Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Sn、Ti、Zr、Pb(II)、Mn(II)、Mn(III)、Co(II)、Ni(II)、Cr(III)、Cu(II)。(iv)通式为(MxOy)m(MexOy)nMo(W，Cr)O3的铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐，其中，m＝0-1，n＝0-1，M选自碱金属、碱土金属、重金属以及它们的混合物，Me是重金属。例如，M是Na、K、Pb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Sn、Ti、Zr、Pb(II)，Me是Cu(II)、Mn(II)、Mn(III)、Co(II)、Ni(II)、Cr(III)。(v)通式为(MxOy)m(MexOy)nNb(Ta)2O5的铌酸盐和钽酸盐，其中，m＝0-1，n＝0-1，M选自碱金属、碱土金属、重金属以及它们的混合物，Me选自Cu(II)、Mn(II)、Mn(III)、Co(II)、Ni(II)、Cr(III)。例如，M是Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Sn、Ti、Zr、Pb(II)。对于热致变色化合物Bi2O3或选自(ii)和(iii)的化合物，稳定的非热致变色或者低热致变色颜料的例子是蓝钴CoAl2O4或CoWO4或Co1-xZnxWO4或CoMoO4。另一例子是作为热致变色组分的(Bi2O3)x(CrO3)x和作为热稳定颜料的Cr2O3的混合物。热致变色化合物与热致变色颜料的比例为50∶1-1∶30。通常，热致变色现象和固态中的相变(多型性转变)有关。这种类型固态热致变色化合物的典型代表是某些碘汞酸盐，钛酸盐(tallium)、汞、银的碘化物，它们在相变点时发生清晰且可逆的颜色变化。(J.H.Day.Thermochromism ofInorganic Compounds。Chem.Rev.，68(1968)，669；K.Sone，Y.Fukuda。InorganicThernochromism.Springer-Verlag，Berlin e.a.，1987)。这些化合物随温度变化产生高对比度的颜色变化，但是它们仅在低温下能稳定存在。对于大多数的热致变色化合物，如Ag2HgI4，其最大允许温度不超过200℃(D.Negoin，T.Rosu.Electric，thermal and thermochromic properties of MxHgI4-typecompound，Rev.Chem.，45(1994)，201)。它无法用在如厨房炉具的热致变色涂层中，立柜式器炉头灶的温度会达到700℃。在本领域中已知一种耐热的热致变色氧化物，它以铝-铬取代结构为主的化合物为基础，例如红宝石和尖晶石(C.P.Polle.The optical Spectra and color ofChromium Containing solids.J.Phys.Chem.Dolids，25(1964)，1169)。本领域已知的红宝石d-元素(Al2-xCrxO3)和尖晶石(MgAl2-xCrxO4)以及本专利技术所要求保护的化合物的组合物，其热致变色并不是决定于温度改变所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热致变色材料，它包含一种热致变色组分和一种粘合剂，其中，所述热致变色组分是以元素周期表第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ族重金属氧化物为基础的结晶相，选自以下通式的化合物：（ｉ）（Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］）↓［１－ｚ］（Ｍ↓［ｘ］Ｏ ↓［ｙ］）↓［ｚ］，其中，ｚ＝０－０．５，Ｍ选自重金属、碱金属、碱土金属或者它们的混合物，（ｉｉ）（Ｍ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］）↓［ｍ］（Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］）↓［ｎ］Ｎｂ（Ｔａ）↓［２］Ｏ↓［５］，其中，ｍ＝０－１，ｎ＝１－２，Ｍ选自 重金属、碱金属、碱土金属或者它们的混合物，（ｉｉｉ）（Ｍ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］）↓［ｍ］（Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］）↓［ｎ］Ｍｏ（Ｗ）Ｏ↓［３］，其中，ｍ＝０－１，ｎ＝０－１２，Ｍ选自碱金属、碱土金属、重金属或者它们的混合物，（ｉ ｖ）（Ｍ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］）↓［ｍ］（Ｍｅ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］）↓［ｎ］Ｍｏ（Ｗ，Ｃｒ）Ｏ↓［３］，其中，ｍ＝０－１，ｎ＝０－１，Ｍ选自碱金属／碱土金属、重金属以及它们的混合物，Ｍｅ是重金属，（ｖ）（Ｍ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］）↓［ｍ］（Ｍ ｅ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］）↓［ｎ］Ｎｂ（Ｔａ）↓［２］Ｏ↓［５］，其中，ｍ＝０－１，ｎ＝０－１，Ｍ选自碱金属、碱土金属、重金属以及它们的混合物，Ｍｅ选自Ｃｕ（Ⅱ）、Ｍｎ（Ⅱ）、Ｍｎ（Ⅲ）、Ｃｏ（Ⅱ）、Ｎｉ（Ⅱ）、Ｃｒ（Ⅲ），以热致变色组分和粘合剂的重量百分数计，其比例为２∶９８－９８∶２。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：AV比尔凯，AM埃弗莫夫，MD麦克海洛夫，
申请(专利权)人：欧罗克拉公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]