制备包括银纳米颗粒的具有可变颜色的水性凝胶油墨的方法技术

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)制备基于凝胶的水性油墨基质，所述基于凝胶的水性油墨基质包括N

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备包括银纳米颗粒的具有可变颜色的水性凝胶油墨的方法
[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，并且涉及具有可变颜色的水性凝胶油墨，所述水性凝胶油墨包括：N
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酰基
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氨基苯酚，其中所述羟基优选地位于苯基上的间位或对位，优选地位于对位，优选地所述水性凝胶油墨包括式HO
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R1
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NH
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CO
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R2的N
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酰基
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氨基苯酚，其中R1为苯环并且R2为包括优选地1到6个碳原子，优选地1到3个碳原子的烷基，优选地所述羟基优选地位于间位或对位，优选地位于对位；以及银纳米颗粒，所述银纳米颗粒根据本专利技术的方法获得并且不含任何染料和颜料。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，颜色的变化是由于银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。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。因此，本专利技术的主要目的之一是替代通常存在于水性凝胶油墨中的所有类型的染料和颜料，所述染料和颜料具有昂贵且导致生产成本高的缺点。本专利技术的另一个目的是替代通常存在于水性凝胶油墨中的所有类型的染料和颜料，所述染料和颜料具有刺激生物膜，例如皮肤和眼睛的缺点，并且可能引起过敏。此外，本专利技术人惊奇地发现，含有基于纳米颗粒的新型水性凝胶油墨也耐UV光，从而随时间推移提高光稳定性。
[0007]为此，本专利技术人开发了一种特定方法，通过所述方法可以通过用基于纳米颗粒的新型水性凝胶油墨替代以前的含有染料和颜料的水性凝胶油墨来获得在书写时具有可变颜色的新型水性凝胶油墨。在本专利技术的框架内开发的方法还具有在水性介质中进行的优势，并且因此为“绿色方法”。另外，本专利技术的方法在低温范围下进行，以生态可行的方式工作，并且还考虑生态需求。
[0008]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)制备基于凝胶的水性油墨基质，所述基于凝胶的水性油墨基质包括N
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酰基
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氨基苯酚，其中所述羟基优选地位于苯基上的间位或对位，优选地位于对位，优选地所述基于凝胶的水性油墨基质包括式HO
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R1
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NH
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CO
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R2的N
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酰基
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氨基苯酚，其中R1为苯环并且R2为包括优选地1到6个碳原子，优选地1到3个碳原子的烷基，优选地所述羟基优选地位于间位或对位，优选地位于对位，
[0010](ii)将银盐溶液添加到在步骤(i)中制备的所述基于凝胶的水性油墨基质中以获得其中分散有银纳米颗粒的具有可变颜色的水性凝胶油墨。
[0011]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银纳米颗粒直接在基于凝胶的水性油墨基质中合成。
[0012]在本专利技术的意义上，术语“可变颜色”旨在意指通过目测观察到的水性凝胶油墨在施加在吸收性载体上之前和施加在吸收性载体特别是纸、纸板或纺织品上之后的颜色不同。
[0013]实际上，当根据本专利技术的水性凝胶油墨沉积在吸收性载体上时，优选地通过目视观察立即(特别是小于5秒，优选地小于一秒)观察到颜色变化。
[0014]出于本专利技术的目的，术语“油墨”意欲意谓打算用于书写工具中，且确切地说，用于笔中的“书写油墨”。书写油墨不应与在印刷机中使用且不具有相同技术限制且因此不具有相同规格的“印刷油墨”混淆。实际上，书写油墨不得含有尺寸大于书写工具的通道的固体颗粒，以免堵塞，这将不可避免地使得书写不可逆地停止。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。其还必须避免随着时间流逝的迁移(渗色)问题。因此，根据本专利技术的油墨将适合于其打算用于的书写工具，特别是笔。
[0015]另外，“书写油墨”不得太过流动，以免在书写过程中渗漏。然而，其必须足够流动以促进书写动作的流动。
[0016]在本专利技术的特定情况下，书写油墨可以更具体地是“凝胶油墨”(因此其对应于触变油墨)，具体地，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。
[0017]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50重量％到95重量％，优选地60重量％到90重量％，并且更优选地70重量％到85重量％的水。
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【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)制备基于凝胶的水性油墨基质，所述基于凝胶的水性油墨基质包括N
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酰基
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氨基苯酚，其中所述羟基优选地位于苯基上的间位或对位，优选地位于对位，优选地所述基于凝胶的水性油墨基质包括式HO
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R1
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NH
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CO
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R2的N
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酰基
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氨基苯酚，其中R1为苯环并且R2为包括优选地1到6个碳原子，优选地1到3个碳原子的烷基，优选地所述羟基优选地位于间位或对位，优选地位于对位，(ii)将银盐溶液添加到在步骤(i)中制备的所述基于凝胶的水性油墨基质中以获得其中分散有银纳米颗粒的具有可变颜色的水性凝胶油墨。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述N
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酰基
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氨基苯酚是N
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乙酰基
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对氨基苯酚。3.根据权利要求1或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所述N
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酰基
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氨基苯酚的总浓度在0.10mol.L
‑1到0.30mol.L
‑1的范围内。4.根据权利要求1到3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银盐的浓度在0.03mol.L
‑1到0.06mol.L
‑1的范围内。5.一种根据权利要求1到4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，所述水性凝胶油墨包括所述N
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酰基
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氨基苯酚和所述银纳米颗粒。6.根据权利要求5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，所述N
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酰基
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氨基苯酚的量在2重量％到5重量％的范围内。7.根据权利要求5或6所述的水性凝胶油墨，其中所述银纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：O奥尔本，R梅蒂隆，K穆金，F吉拉尔，A斯潘根伯格，
申请(专利权)人：上阿尔萨斯大学法国国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：