一氧化碳指示油墨及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种一氧化碳指示油墨。以质量份计，其原料组成包括：纳米二氧化铈20份~50份、连接料30份~60份，以及溶剂10份~40份；其中，纳米二氧化铈掺有金属离子杂质。上述纳米二氧化铈可在100℃的相对低温环境下，对一氧化碳的氧化起催化作用，在这个过程中，油墨的颜色因纳米二氧化铈的还原从白色变为金黄色，从而指示一氧化碳气体的存在。此外，本发明专利技术还涉及一种一氧化碳指示油墨的制备方法，用于制备上述一氧化碳指示油墨。

【技术实现步骤摘要】
一氧化碳指示油墨及其制备方法
本专利技术涉及油墨
，尤其涉及一氧化碳指示油墨及其制备方法。
技术介绍
众所周知，当物质燃烧不充分时，容易产生剧毒的一氧化碳气体，由于一氧化碳气体无色无味，人们无法通过视觉、嗅觉等方式进行辨别。因此，尤其在冬天，因在密闭室内烤火导致一氧化碳中毒、甚至死亡的悲剧事件仍时有发生。目前，二氧化铈作为催化剂应用于一氧化碳的催化反应中，但其反应温度高达500℃，过高的反应温度限制了其在油墨领域的应用，致使现有技术没有一氧化碳指示油墨，从而无法实现通过油墨变色指示一氧化碳。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种适用于相对低温的一氧化碳指示油墨。此外，还提供一种一氧化碳指示油墨的制备方法。一种一氧化碳指示油墨，以质量份计，其原料组成包括：纳米二氧化铈20份~50份；连接料30份~60份；以及溶剂10份~40份；其中，所述纳米二氧化铈掺有金属离子杂质。在一个实施方式中，所述金属离子与所述二氧化铈的摩尔数配比为10摩尔%~20摩尔%：40摩尔%~60摩尔%。在一个实施方式中，所述金属离子选自镍离子、铜离子、钛离子及锆离子中的至少一种。在一个实施方式中，所述纳米二氧化铈粒径为10nm~200nm。在一个实施方式中，所述连接料选自甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物或丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物中的至少一种。在一个实施方式中，所述甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物，其甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯、丙烯酸的摩尔比为1:2:2。在一个实施方式中，所述的丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物，其丙烯酸丁酯与苯乙烯、丙烯酸羟乙酯的摩尔比为2:1:2。在一个实施方式中，还包括0.1份~5份的分散剂。上述一氧化碳指示油墨，起始反应温度大幅降至100℃，当油墨印刷干燥后，连接料分子之间产生大量微孔，一氧化碳分子得以通过微孔进入墨层与纳米二氧化铈接触，当油墨靠近热源且温度达到100℃以后，二氧化铈表面的活性氧原子与一氧化碳发生氧化还原反应，一氧化碳得到氧原子被氧化成二氧化碳，以此同时，二氧化铈失去氧原子被还原成具有氧空穴的三氧化二铈，在这个过程中，其颜色由白色变为金黄色。由于三氧化二铈晶体存在氧空穴，其可吸附空气中的氧气，当氧空穴吸附氧原子后，三氧化二铈再度被氧化成二氧化铈。纳米二氧化铈因其表面具有良好的储氧和释氧能力，在指示油墨中充当催化指示剂的作用。当其设置于热源附近时，可利用热源的热量促进变色反应，当反应开始后，油墨由白色变为金黄色，从而通过可视的颜色变化指示室内是否产生一氧化碳气体，从而决定是否采取防护措施。一种一氧化碳指示油墨的制备方法，包括如下步骤：将30份~60份的连接料加入到10份~40份的溶剂中，充分搅拌，制得第一溶液；将20份~50份的纳米二氧化铈加入所述第一溶液中，充分搅拌，即制得所述一氧化碳指示油墨，其中，所述纳米二氧化铈掺有金属离子杂质。在一个实施方式中，在所述将30份~60份的连接料加入到10份~40份的溶剂中，充分搅拌，制得第一溶液步骤之后，所述将20份~50份的纳米二氧化铈加入所述第一溶液中，充分搅拌，即制得所述一氧化碳指示油墨步骤之前，还包括加入0.1份~5份的分散剂并进行搅拌的步骤。上述一氧化碳指示油墨的制备方法，操作简单，常用设备即可完成制作，有利于降低生产成本。附图说明图1为一实施方式的一氧化碳指示油墨的制备方法流程图；图2为另一实施方式的一氧化碳指示油墨的制备方法流程图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。在本文中，除非有特殊地说明，各原料的份数均指重量份。一实施方式的一氧化碳指示油墨，以质量份计，其原料组成包括：纳米二氧化铈20份~50份；连接料30份~60份；以及溶剂10份~30份；其中，所述纳米二氧化铈掺有金属离子杂质。纳米二氧化铈在一氧化碳指示油墨中起催化指示剂作用，使一氧化碳气体的氧化温度和速率大幅提升，其反应化学式如下：2CeO2+CO=Ce2O3+CO22Ce2O3+O2=4CeO2二氧化铈具有面心立方体的晶体结构，其各项同性的结构特点使其不易形成一维或二维的结构，而易于形成球形的纳米颗粒。在高于600℃高温下，二氧化铈表面的活性氧原子易与一氧化碳发生氧化还原反应，在氧化还原过程中，二氧化铈失去氧原子被还原成具有氧空穴的三氧化二铈，以此同时，一氧化碳得到氧原子被氧化成二氧化碳，在这个过程中，二氧化铈的颜色由白色变为金黄色。由于三氧化二铈晶体存在氧空穴，其可吸附空气中的氧气，当氧空穴吸附氧原子后，三氧化二铈再度被氧化成二氧化铈。纳米二氧化铈因其表面具有良好的储氧和释氧能力，在指示油墨中充当催化指示剂的作用。具体地，选择纳米二氧化铈颗粒作为催化指示剂材料，由于颗粒的粒径越小，其总表面积或亚表面积越大，由于该变色反应发生在纳米二氧化铈的表面或者亚表面，因此，选择纳米材料作为催化指示剂材料，可促进其反应速率。进一步地，选择纳米微球、纳米线及纳米棒等颗粒形状作为催化指示剂材料，实验证明，在相同的温度下，采用纳米微球、纳米线及纳米棒等颗粒形状作为催化指示材料，在变色反应过程中，油墨层的颜色区间明显加大，指示效果更加明显，此外，上述微观结构的二氧化铈颗粒，还有利于降低指示油墨的起始反应温度。优选地，纳米二氧化铈颗粒为由纳米微球串联而成的纳米线，纳米线结构的二氧化铈颗粒由于其特殊的微观结构，可大幅降低指示油墨的氧化还原起始反应温度。在一个实施方式中，纳米二氧化铈颗粒的粒径为10nm~200nm，使一氧化碳指示油墨满足不同印刷方式的适印性需求，此外，二氧化铈颗粒粒径的减小，有助于增大二氧化铈的表面或者亚表面，从而促进变色反应的进行。优选地，纳米二氧化铈的粒径为10nm~30nm，通过限制纳米二氧化铈的粒径，一方面可改善油墨的印刷适性，另一方面可降低指示油墨的起始反应温度。通过掺杂金属离子，可改变二氧化铈的晶格形态，进而有效降低起始反应温度。不同金属离子之间，其离子半径不同，或是价态不同，在晶格中形成不同的配位情况，通过产生晶格应力进而造成晶格扭曲缺陷，该扭曲缺陷有利于形成氧空穴，使氧化还原反应所需要的能量大幅降低，从而降低起反应温度和完全转化温度。实验证明，掺杂的纳米二氧化铈颗粒与纯二氧化铈颗粒相比，掺杂金属离子可将反应温度降低至100℃，完全转化温度降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一氧化碳指示油墨，其特征在于，以质量份计，其原料组成包括：/n纳米二氧化铈 20份~50份；/n连接料 30份~60份；以及/n溶剂 10份~40份；/n其中，所述纳米二氧化铈掺有金属离子杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种一氧化碳指示油墨，其特征在于，以质量份计，其原料组成包括：
纳米二氧化铈20份~50份；
连接料30份~60份；以及
溶剂10份~40份；
其中，所述纳米二氧化铈掺有金属离子杂质。


2.根据权利要求1所述的一氧化碳指示油墨，其特征在于，所述金属离子与所述二氧化铈的摩尔数配比为10摩尔%~20摩尔%：40摩尔%~60摩尔%。


3.根据权利要求2所述的一氧化碳指示油墨，其特征在于，所述金属离子选自镍离子、铜离子、钛离子及锆离子中的至少一种。


4.根据权利要求3所述的一氧化碳指示油墨，其特征在于，所述纳米二氧化铈粒径为10nm~200nm。


5.根据权利要求4所述的一氧化碳指示油墨，其特征在于，所述连接料选自甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物或丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物中的至少一种。


6.根据权利要求5所述的一氧化碳指示油墨，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸共聚物，其甲基丙烯酸甲酯与苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚要俊，周世兵，覃燕，蓝文婷，郑子萍，
申请(专利权)人：深圳九星印刷包装集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44