全  站关键词

[据涂料涂装资讯网3月4日报道] 汪雪梅 1 , 鲍　霞　 (1. 淮南龙湖中学 , 232001; 2. 淮南师范学院化学生物系 , 232001) 　　摘　要 : 介绍了以钴盐作为变色物质、不同的无机材料作为填料 , 研制了低温可逆示温涂料的工艺流程。通过变色颜料的变色原理的分析 , 解释了防伪涂料可逆变色现象。研究了温度、湿度及涂层厚度对涂料变色性能的影响。 关键词 : 示温涂料 ; 防伪 ; 低温可逆 ; 变色原理 0 　引　言 低温可逆性示温涂料可应用于商品包装和商标设计上 , 防止产品被假冒侵害 , 为产品生产者、消费者和经销者提供了一个判别商品真伪的有力手段。本文研制的 FW 防伪涂料其特点是 : 温度低于 35 ℃ 时呈粉红色 , 当温度升高到 37 ℃ 时则显蓝色 , 温度高于 40 ℃ 时 , 则又转变为墨绿色。若沿着原来温度变化途径逆向降温 , 颜色的色调也沿着原途径逆向变化 , 则墨绿变蓝 , 最后恢复到粉红色。在实际应用中 , 方便、经济、快速、准确 , 只需用简单的普通热源 ( 如一根火柴 , 或一杯热水、一个灯泡 , 甚至用手触摸 ) 提供热量即可发生颜色变化 , 然后根据涂膜颜色的变化 , 判别商品的真伪。 1 　实验部分 1. 1 　配　方 涂料配方见表 1 。 变色颜料是涂料中最基本也是最重要的组分 , 就是依靠它在受热时颜色的变化 , 给予人们真伪的信息。变色颜料包括 A 、 B 、 C 三种 , 稳定剂的作用是保护中心离子 Co 2 + 不被氧化成 Co 3 + , 使变化色调稳定。氨水和酒精起辅助稳定剂的作用 , 用量很少。配合剂 Ee 提供配位体 , 与中心离子 Co 2 + 络合成 CoCl 2 · Ee · 6H 2 O 、 CoBr 2 · Ee · 6H 2 O 和 Co I 2 · Ee · 6H 2 O 三种配位化合物。 表 1 涂料配方 1. 2 　生产工艺 按原料配比 , 精确称取各组分 ; 将氨水、酒精和氯仿配成混和溶液 ; 按先后顺序 , 将配合剂 Ee 、变色颜料、萤光剂、稳定剂等分步溶解于上述混和溶液中 , 充分搅拌 10 min 后 , 静置 2 h, 得 ( a) ; 将二氧化钛投入树脂中 , 研磨至粒径为 10 ～ 20 μ m, 得 ( b) ; 将 ( b) 加入 ( a) 中 , 边搅拌边混和 , 同时按技术标准调节黏度之后 , 高速搅拌 1 . 5 h, 检验、放料、包装 , 即得产品。 在实际生产时 , 配合剂 Ee 要过量一些 , 目的是使中心离子 Co 2 + 与配合剂 Ee 充分络合并保持稳定。2 　结果与讨论 2. 1 　变色原理 防伪涂料的色相变化 , 实际上是涂料中变色颜料因受热而发生颜色的改变。本涂料中有三种变色颜料 , 皆属配位化合物。在此以 CoCl 2 · Ee · 6H 2 O 为例 , 作简要定性说明。其结晶属单斜晶系 , 每个钴离子周围有 4 个水分子 , 分别占据在一个畸变了正方形的顶角 , 与 2 个氯离子形成畸变的八面体 , 其他 2 个水分子没有直接与钴离子成键。可见 , CoCl 2 (H 2 O) 4 是组成粉红色 CoCl 2 · 6H 2 O 的单元。在受热过程中 , 颜色发生如下变化 : 但是 , 在多次色调变化时 , 要求温度较高 , 作为防伪涂料 , 有些不太实用。为了更适合实际应用 , 添加配合剂 Ee, 其组成则变成 CoCl 2 · Ee · 6H 2 O, 变色温度降低 : 如此处理后 , 升高温度 , 在 CoCl 2 · Ee · 6H 2 O 变成 CoCl 2 · Ee 的过程中 , 发生 d - d 电子跃迁 , 最少吸收区从红色区移到了蓝色区 , 故显蓝色。 2. 2 　影响防伪涂料变色的外界因素 2. 2. 1 温度 温度对 FW 防伪涂料的颜色变化是有影响的。低于 35 ℃ , 呈粉红色 , 高于 35 ℃ , 涂膜变为天蓝色 , 当温度超过 40 ℃ 时 , 涂膜则显墨绿色。升温速度快 , 变色温度升高 ; 升温速度慢 , 变色温度降低。因 FW 防伪涂料属可逆性示温涂料 , 当温度高于 40 ℃ 时 , 再返回下降时 , 涂膜颜色则沿原变化线路逆向变化 , 当低于 35 ℃ 时 , 涂膜又恢复为粉红色。 2. 2. 2 湿度 CoCl 2 · 6H 2 O 和 CoBr 2 · 6H 2 O 及 Co I 2 · 6H 2 O 是变色颜料显色的基本单元。在变色的过程中 , 实质上就是这个基本单元失去或结合结晶水的过程。 显然 , 色调的变化与环境湿度有密切关系 , 在湿度很低的情况下 , 即使不加热 , 涂料也可能失去结晶水而变色。当环境湿度较大时 , 可能需要在较高温度下才可以失去结晶水而显示颜色的变化。为了防止环境湿度的影响 , 应用时可将涂膜封闭。 2. 2. 3 涂层厚度 若涂层过厚 , 变色速度缓慢 , 变色温度升高 , 这是因为涂层过厚 , 需较多能量方可发生颜色变化。一般要求涂层的厚度以 40-80μ m 为宜。 3 　防伪涂料的应用 防伪涂料应具备下述条件 : 变色具有可逆性 ; 变色温度低 ; 变色稳定、准确、鲜明 ; 不含重金属、有毒性物和有腐蚀性的酸碱性物质。应用时 , 可以用 0 . 5 ～ 1.0 mm 的塑片作为底板 , 并对表面作粗糙化处理 , 以便增加涂料的附着力。在塑片上涂覆 FW 防伪涂料 , 干后可按需要 , 制成大小不同规格的塑片 , 附着在商品的包装内或外 , 还可以制成大小不同的胶囊形式 ( 将涂料涂于胶囊的内壁 ) , 随附于商品。把可逆示温涂料应用到商品的防伪行业 , 也有它的局限性。一种防伪涂料只能为一家或几家联合企业生产的一种或几种商品使用 , 必须严防造假者购买、生产或使用。因此 , 这种涂料不可以作为一般商品投放到市场中去。一个企业对它应有垄断性的生产权或使用权。这就要求化学工作者研究出更多品种的防伪涂料 , 来满足更多不同商品的需要。 把变色颜料做成防伪涂料只能是其初步应用 , 发展方向应是将其做成随温度变化而变色的防伪油墨 , 用来印制产品的商标和说明书 , 这就进一步地提高了其使用价值和实用性 , 扩大了应用范围。