本发明专利技术涉及一种用于原位制备具有可变颜色的水性凝胶油墨的方法，所述方法包括以下步骤：(i)制备包括还原剂的基于凝胶的水性油墨基质，(ii)加入金属盐溶液，(iii)加入铁粉以获得具有可变颜色的水性凝胶油墨，其中步骤(ii)和(iii)可以互换。本发明专利技术还涉及一种根据本发明专利技术的方法获得的具有可变颜色的水性凝胶油墨，所述水性凝胶油墨包括还原剂、金属纳米颗粒和铁粉。最后，本发明专利技术涉及一种书写工具，所述书写工具包括根据本发明专利技术的具有可变颜色的水性凝胶油墨。胶油墨。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备具有可变颜色的水性凝胶油墨的方法和其水性凝胶油墨
[0001]本专利技术涉及一种用于原位制备具有可变颜色的水性凝胶油墨的方法，并且涉及根据本专利技术的方法获得的具有可变颜色的水性凝胶油墨，所述水性凝胶油墨包括还原剂、金属纳米颗粒和铁粉。本专利技术还涉及一种书写工具，所述书写工具包括根据本专利技术的具有可变颜色的水性凝胶油墨。
[0002]在自然界中，经常在动物世界中观察到变化的颜色，无论是伪装还是通过分别在环境中褪色或从环境中脱颖而出以求偶而引起的变色。许多活生物体可以响应于环境变化而迅速改变其外观。最著名的实例是变色龙，其能够通过将色素聚集或分散在真皮色素细胞中来快速改变其皮肤的颜色(J.Teyssier等人,《自然通讯(Nature Communications》,6,2014,6368)。
[0003]目前，自然界中存在两种类型的颜色变化，其研究重点是结构颜色和等离激元颜色。
[0004]可在蓝蝶的翅膀或一些植物和水果上观察到结构颜色。颜色变化是由于光在微结构上反射而引起的。其特殊形状确保光照射翅膀的角度影响反射的颜色。
[0005]等离激元颜色效应比结构颜色更为深刻。实际上，颜色的变化是由于金属纳米颗粒的光吸收和其在材料之间的间距两者而引起的。例如，可以在变色龙中观察到这种效应。的确，如果变色龙感到兴奋，其皮肤颜色就会改变。颜色的变化是由于其皮肤中含有鸟嘌呤晶体而引起的，当其生气时鸟嘌呤晶体彼此之间的距离越来越远。
[0006]复制动物改变其颜色的方式对于一些类型的对象来说并不实用，尽管这种方式可以成为在其它基质中创造颜色变化的另一种方法的灵感。
[0007]在此基础上，专利技术人惊奇地发现，通过用基于纳米颗粒的新型水性凝胶油墨代替以前的含有染料和颜料的水性凝胶油墨，可以获得在书写时能够改变颜色的新型水性凝胶油墨。
[0008]因此，本专利技术涉及一种用于原位制备具有可变颜色的水性凝胶油墨的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009](i)制备包括还原剂的基于凝胶的水性油墨基质，
[0010](ii)加入金属盐溶液，
[0011](iii)加入铁粉以获得具有可变颜色的水性凝胶油墨，
[0012]其中步骤(ii)和(iii)可以互换。
[0013]本专利技术的方法在使用和性能方面是灵活的，以生态上可行的方式工作并且还考虑了生态学要求。
[0014]在本专利技术的意义上，术语“原位”意指存在于本专利技术的水性凝胶油墨中的金属纳米颗粒直接在基于凝胶的水性油墨基质中合成。
[0015]在本专利技术的意义上，术语“可变颜色”意指在介质上施涂之前和之后通过目测观察本专利技术的水性凝胶油墨的颜色不同。
[0016]根据本专利技术的优选实施例，所述介质是吸收性载体，其中所述吸收性载体是多孔
基材，并且更优选地是选自由纸、纸板和织物组成的组的吸收性载体。
[0017]当将本专利技术的水性凝胶油墨施涂在介质上并且优选地施涂在吸收性载体上时，可以通过目测观察立即观察到具体地在小于五秒并且优选地小于一秒内的颜色变化。
[0018]出于本专利技术的目的，术语“油墨”旨在意指旨在用于书写工具并且具体地用于笔中的“书写油墨”。书写油墨不应与印刷机中使用的“印刷油墨”相混淆，并且所述印刷油墨不具有同一技术限制并且因此不具有同一规格。实际上，书写油墨不得含有大小大于书写工具的通道的固体颗粒，以免堵塞所述通道，这将不可避免地导致书写不可逆转地停止。另外，所述书写油墨必须允许适于所使用的书写工具的油墨流速，具体地介于100mg/200m与500mg/200m之间的书写流速并且有利地介于150mg/200m与400mg/200m之间的书写流速。所述书写油墨还必须足够快地变干，以免弄脏书写介质。所述书写油墨还必须避免随着时间的推移发生迁移(渗出)的问题。因此，根据本专利技术的油墨将适于将其旨在用于的书写工具，特别是用于笔。
[0019]另外，“书写油墨”不得过于流动，以免书写期间发生泄漏。然而，所述书写油墨必须足够流动以促进书写动作的流动。
[0020]在本专利技术的特定情况下，书写油墨是“凝胶油墨”(因此其对应于触变油墨)，在20℃下静置时(剪切速率为0.01s
‑1)测量的粘度不同于并且尤其高于在20℃下在100s
‑1的剪切速率下使用同一流变仪，如锥板流变仪(例如，锥体为60mm并且角度为1
°
的Malvern KINEXUS)测量的粘度。在特定实施例中，在这些条件下测量的根据本专利技术的凝胶油墨的粘度的范围如下：在剪切速率为1s
‑1时，1,000mPa.s到7,000mPa.s，有利地是2,000mPa.s到5,000mPa.s并且更有利地是2,500mPa.s到3,500mPa.s，并且在剪切速率为5,000s
‑1时，有利地是5mPa.s到50mpa.s，更有利地是7mPa.s到40mPa.s并且仍更有利地是10mPa.s到20mPa.s。有利地，此类粘度在40℃下并且在20％的相对湿度下储存至少三个月期间是稳定的，具体地，粘度降低将不会超过50％。更有利地，在剪切之后恢复到静置下的粘度的速度非常快，有利地为最多几分钟，以免在书写后的几分钟内出现静态泄漏。
[0021]根据优选的实施例，本专利技术的方法按上述顺序包括以下步骤：
[0022](i)制备包括还原剂的基于凝胶的水性油墨基质，
[0023](ii)将金属盐溶液加入在步骤(i)中制备的基于凝胶的水性油墨基质中，
[0024](iii)将铁粉加入在步骤(ii)中获得的金属纳米颗粒的分散体中，以获得具有可变颜色的水性凝胶油墨。
[0025]在本专利技术中，在步骤(i)中制备的基于凝胶的水性油墨基质可以包括50wt％到95wt％，优选地60wt％到90wt％并且更优选地70wt％到85wt％的水。
[0026]在步骤(i)中制备的基于凝胶的水性油墨基质还可以包括经典的凝胶油墨成分，如溶剂、抗菌剂、腐蚀抑制剂、消泡剂、流变改性剂等。下面将相对于本专利技术的具有可变颜色的水性凝胶油墨的主题主要描述用于制备步骤(i)的基于凝胶的水性油墨基质的凝胶油墨成分。
[0027]在本专利技术中，步骤(i)的基于凝胶的水性油墨基质中存在的还原剂有利地选自由羟胺(NH2OH)、抗坏血酸和其混合物组成的组。
[0028]还原剂将金属盐还原成元素金属(即，氧化态：0)。
[0029]在优选的实施例中，步骤(i)的基于凝胶的水性油墨基质中的还原剂的浓度的范
围为0.01mol.L
‑1到0.3mol.L
‑1，优选地为0.01mol.L
‑1到0.07mol.L
‑1，并且更优选地为0.02mol.L
‑1到0.05mol.L
‑1。
[0030]在优选的实施例中，相对于所述水性凝胶油墨的总重量，步骤(i)的基于凝胶的水性油墨基质中的还原剂的量的范围为0.05wt％到5wt％，优选地为0.07wt％到4wt％本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于原位制备具有可变颜色的水性凝胶油墨的方法，所述方法包括以下步骤：(i)制备包括还原剂的基于凝胶的水性油墨基质，(ii)加入金属盐溶液，(iii)加入铁粉以获得具有可变颜色的水性凝胶油墨，其中步骤(ii)和(iii)可以互换。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述还原剂选自由羟胺、抗坏血酸和其混合物组成的组。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中步骤(i)的所述基于凝胶的水性油墨基质中的还原剂的浓度的范围为0.01mol.L
‑1到0.3mol.L
‑1。4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述金属盐溶液是金盐(Au
3+
)、银盐(Ag
+
)和其混合物的溶液。5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中步骤(ii)的所述基于凝胶的水性油墨基质中的金属盐的浓度的范围为0.001mol.L
‑1到0.1mol.L
‑1。6.一种根据权利要求1到5中任一项所述的方法获得的具有可变颜色的水性凝胶油墨，其包括还原剂、金属纳米颗粒和铁粉。7.根据权利要求6所述的水性凝胶油墨，其中相对于所述水性凝胶油墨的总重量，还原剂的量的范围为0.05wt％到5wt％。8.根据权利要求6或权利要求7所述的水性凝胶油墨，其中所述金属纳米颗粒选自由金纳米颗粒、银纳米颗粒和其混合物组成的组。9.根据权利要求6到8中任一项所述的水性凝胶油墨，其中所述金属纳米颗粒的平均粒径的范围为1nm到100nm，并且优选地为10nm到60nm。10.根据权利要求6到9中任一项所述的水性凝胶油墨，其中相对于所述水性凝胶油墨的总重量，金属纳米颗粒的量的范围为0.01wt％到1wt％。11.根据权利要求6到10中任一项所述的水性凝胶油墨，其中相对于所述水性凝胶油墨的总重量，铁粉的量的范围为0.0001wt％到0.04wt％。12.根据权利要求6到11中任一项所述的水性凝胶油墨，其中相对于所述水性凝胶油墨的总重量，水的量的范围为50wt％到95wt％。13.根据权利要求6到12中...
【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：上阿尔萨斯大学国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：
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