热致变色油墨又称温变油墨
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感温变色油墨原理感温变色油墨是一种基于温度改变而产生色彩变化的特殊油墨。
它在多个领域得到了广泛应用,包括温度指示器、食品包装、环境监测等。
本文将介绍感温变色油墨的原理、应用以及未来发展趋势。
一、感温变色油墨的原理感温变色油墨的原理基于热敏材料的特性。
热敏材料是一种在特定温度范围内发生物理或化学变化的材料,其中最常见的是温度敏感的颜料。
这些颜料能够根据温度的变化而发生颜色的改变。
具体而言,感温变色油墨的原理可以分为两种类型:热致变色油墨和热敏变色油墨。
1. 热致变色油墨热致变色油墨是利用热敏颜料的颜色变化来实现温度指示的。
热致变色油墨通常由两种颜料组成:一种是对温度不敏感的基础颜料,另一种是对温度敏感的变色颜料。
在低温下,两种颜料相互掩盖,使油墨呈现出一种颜色;而在高温下,变色颜料会发生颜色改变,从而使油墨呈现出另一种颜色。
2. 热敏变色油墨热敏变色油墨是利用热敏墨水的溶解度或颜色变化来实现温度指示的。
热敏墨水通常由色料、溶剂和调节剂组成。
在低温下,溶剂会使色料溶解,使墨水呈现出一种颜色;而在高温下,溶剂会挥发或发生聚合,使色料在墨水中析出,从而使墨水呈现出另一种颜色。
二、感温变色油墨的应用感温变色油墨在许多领域中发挥着重要的作用。
以下是其中的几个应用示例:1. 温度指示器感温变色油墨被广泛应用于温度指示器中,用于监测物体的温度变化。
例如,温度指示贴纸常用于测量婴儿的体温,通过贴在额头或腋下的方式显示出体温的高低。
2. 食品包装感温变色油墨可以用于食品包装,以提醒消费者食品的新鲜度或温度。
例如,一些包装盒上的感温变色油墨可以显示出食品是否过期或储存温度是否适宜。
3. 环境监测感温变色油墨可以用于环境监测领域。
例如,在建筑物中使用感温变色油墨涂层,可以实时监测墙体的温度变化,以提醒用户是否存在隐患。
三、感温变色油墨的未来发展趋势感温变色油墨作为一种具有潜力的功能性油墨,在未来有着广阔的发展前景。
以下是一些可能的未来发展趋势:1. 高精度和多功能化未来的感温变色油墨可能会实现更高的精度和更多的功能。
温变油墨是在印刷后当受到的温度达到设定温度后由原来的颜色变成无色透明,当温度降低后又变回原来的颜色,所以也叫感温变色油墨。
按类型分为消色、显色、转色三种。
目前市场上的遇热变色杯油墨就是该种温变油墨。
紫外荧光油墨印刷后在印刷底材上看不到任何痕迹,在紫外灯下能显示出所需要的颜色、文字、图案。
有红、黄、蓝、草绿等等10多种颜色,因表面看不到任何印刷过的痕迹,故也叫隐形油墨、UV荧光防伪油墨和无色荧光油墨。
现在市场上大多产品防伪都使用该类作为防伪手段。
印刷品滴水后颜色由有色变为无色,水份挥发后恢复原色;湿敏油墨(滴水消色油墨)为水性墨只能印在纸张或布料上。
遇水扩散油墨不可逆遇水扩散油墨:用此油墨承印的图案或文字,遇到水后会逐渐渗透扩散,图案或文字变为模糊状态,水干燥后不会恢复成原有的图案。
用该油墨承印的标识检测后,标识不能重复利用。
用于检测手机电池、电器等产品是否遇水,一般印在纸张上。
光变油墨的印品在白光下正看或侧视,随着人眼视角的改变,呈现两种不同的颜色,光变特性强,色差变化大,特征明显,不需要任何仪器设备都可以识别,光变油墨颜色角度效应无法用任何高清晰度的扫描仪、彩色复印机及其它设备复制,印刷特征用任何其他油墨和印刷方式都无法效仿,防伪可靠性极强,所以光变油墨被世界上多个国家指定用于要求最严、难度最大的货币和有价证券的防伪上,国内一些著名的厂家也将光变油墨用于包装防伪上。
日光变色油墨在印刷后不需要检测仪器,原本无色在太阳光或长波紫外光的照射下呈现颜色,撤离光源后能还原为无色,变化过程可逆。
合成工艺复杂,具有很大技术难度,标记在日光或验钞器照射下2-5秒后由无色(浅色)变为绿色、红色、紫色或蓝色,具体颜色取决于使用的是何种油墨,难以仿制。
红外激发油墨在印刷后外观无色,经980nm的红外光激发而发出可见光,保密性强,技术含量高,属一类防伪技术产品。
千色变品牌感温变色油墨温变油墨又称热感变色油墨,感温变色油墨,热敏变色油墨、和示温油墨。
公司生产的温变油墨分为三大类:可逆温变消色油墨:常温下显示某种特定颜色,经加温后颜色消失变为无色,冷却后立即恢复到原有颜色,因其变化过程可逆;可逆温变发色油墨:在常温下显示无色,经加温后变为另外一种颜色,冷却后又恢复为原来的无色,因其变化过程可逆;可逆温变转色油墨:油墨在常温下显示颜色,加温后变为另外一种颜色,因其变化过程可逆;可逆消色温变油墨:可生产温度:10-70℃1、油墨性状:外观为半透明液体状态,为油性油墨。
颜色丰富色差变化明显的优点,使用胶印机效果不好的缺点。
2、可用印刷方式:丝网印、UV柔印、凹印、胶印。
丝印\胶印\转印\移印\喷涂等,印刷背景建议使用白色或浅白色系,可提高颜色变化的差异度。
3、可承印物:适用底材(纸张\布料\金属\玻璃\陶瓷\塑料)。
4、应用范围:防伪标签、酒类包装防伪,香烟、食品、饮料、农药等名牌产品特种包装印刷使用方法/注意事项:1、干燥方式:(自干、烤干、UV固化),使用时可用相应的稀释剂稀释。
(也可定制水性油墨,并用水稀释)印刷背景建议使用白色或浅白色系,可提高颜色变化的差异度。
2、网版选择:网目大小选择在150目~200目之间。
3、稀释剂: 使用时可用相应的稀释剂稀释。
(也可定制水性油墨,并用水稀释)4、储存:感温变色油墨应密封储存于密闭、干燥、阴暗处,避免阳光直射。
毒性与安全性:感温变色油墨对皮肤用呼吸道有轻微刺激性,搬运时应密闭,印刷操作时的环境应保持良好的通风状况。
油墨完全干燥后,不会有任何异味或刺激性,符合安全玩具和食品包装规格基准。
温变油墨及其应用随着社会主义市场经济的逐步建 :,防伪技术与印刷技术的密切结合, 『于打击假冒伪劣产品,规范市场秩序有重大意义.印刷油墨防伪技术发展 ;势很好,应用范围日益广泛,效益也 }来越好.以应用范围极广的防伪油墨 )例,已与许多学科领域结合(如光学, :学,电磁学,光谱技术等),开发综合 j墨防伪技术.防伪油墨的发展趋势在热敏防伪油 }方面,以提高热敏材料的性能和变色 l敏为目标,这些也是防伪油墨技术创 f的重点.温变油墨又称热变色油墨,热敏油或示温油墨.利用温度的差异控制颜的改变.温变油墨由四部分组成,其包括提供色彩的温变颜料,成膜的树连结料,还有溶剂和添加剂助剂等. 生严的温变油墨分为四大类:常温F显示某种特定颜色,经加温后颜色消失变为无色,冷却后立即恢复到原有颜色, 因其变化过程可逆,称为"可逆温变消色油墨";在常温下显示无色,经加防伪油墨的发展温后变为另外一种颜色,冷却后又恢复趋势在热敏防伪为原来的无色,因其变化过程可逆,称油墨方面,以提为"可逆温变发色油墨";油墨在常温高热敏材料的性下显示颜色,加温后变为另外一种颜能和变色灵敏为色,因其变化过程可逆称为"可逆温变目标,这些也是转色油墨";加温后从无色或从某种特防伪油墨技术创定颜色转变为另外一种颜色,经过加温新的重点.后显示的颜色也不会消失,故称为"不可逆温变色油墨".其图解为:——加热可逆温变消色(有色<…>无色)例如:红色一无色一53o工一ZZ_I-一0oCZ_I-m刃F:m一_TI—Z0乃m.乃_『- 中国防伪报道防伪视野??——冷却温度有:10?,15?,30?,40?,50?,60?,70?,80?,1o0?等——加热可逆温变发色(无色<…>有色)例如:无色一红色温度有:60~C——冷却——加热可逆温变转色(有色<…> 有色)例如:红色一黑色温度有:50~C,60?,70?,80~C——冷却不可逆温变色(无色一有色,有色一有色)例如:无色一红色红色一黑色,温度为80?以上温变油墨,有低温到高温多种温度区间,根据温度不同大体分为低温变色(10?左右),手感变色(30?左右),高温变色(40~C,50?,60~C, 70~C)等;在低温时为有色状态,当温度升至设定值时颜料从有色变为无色. 常用变色温度区间为:一l5?,70?, 颜色:产品颜色:红色,玫瑰红,桃红色,朱红色,橘色,黄色,贡绿色,草绿色,绿色,天空蓝,土耳其蓝,深蓝色,紫罗兰,黑色等十五种颜色. 感温变颜料是温变功能的决定性因素,一般分为以下六种:一,感温变色原料:利用温度的差异控制颜色的改变;二,感光变色原料:利用太阳光 (UV光)控制颜色的改变;三,夜光发光材料:吸收储存任何光能,并在黑暗处发光;四,液晶变色材料:利用温度和角度差呈现彩虹之颜色变化;五, 长效感香材料:利用微胶囊控制香味缓慢释放,香味可持续半年至一年;六, 感湿变色:为白色水性油墨,遇水可变成透明.温变油墨的应用范围:1,温变(热敏变色)水性柔版印刷油墨及水性凹版印刷油墨.热敏水性柔版印刷油墨适用于大批量包装生产的企业,针对各种不同型号的柔版印刷机,我们可调配出对应的油墨.主要应用于香烟,食品,饮料,农药等名牌产品的大批量包装印刷.热敏变色水性防伪油墨顺应目前烟草包装上提出的环保需求.符合国家的有关政策导向,由于其美观及检测方便,受到很多烟厂的欢迎,同时也为烟包印刷企业占领市场打下了良好的基础.2,溶剂型热敏变色凹版油墨.温变凹版印刷油墨,采用聚酰胺树脂, 配以有机溶剂,温变颜料以及助剂等配置而成,该油墨在常温下为有(无) i变油墨,有色状态,在加热(致冷)情况下变为无 j温到高温多色(有色)状态;变色范围有:大红, }温度区间,黄,蓝,黑,灰,墨绿,草绿,玫红变 l据温度不同无色等,变色温度从10度一80度的,属:体分为低温于热敏变色型防伪油墨.根据承印物的 !色(10~C左不同,有不同种类的温变油墨;适应于 i)手感变各类塑料薄膜,各种纸张等的印刷,适 (30?左用于各类进口,国产凹版印刷机印刷, i)高温变变色迅速,色彩饱满.是理想的溶剂型(40?温变凹版印刷油墨.D?.60~C3,热敏变色胶印油墨.热敏材料 D?)等;在可制成胶印油墨,但印刷颜色总体比普 !}温时为有色通胶印油墨的颜色淡,这主要与变色材态,当温度料有关.我们开发的胶印油墨印刷均 Il至设定值时匀,平整并且可以~匀灭-I-F-兀仪不~复合,可更料从有色变用于票据,包装,书籍等的防伪印刷, b无色.从而具有多重防伪的功能.热敏变色黑,红,蓝等已成功应用于国内几款烟包的包装防伪.4,丝网印刷油墨丝印型防伪油墨可以在350目以下使用,图案效果良好,平滑,色泽饱满.温变油墨印刷的包装制品在一定温度变化时,随着环境温度的高低,其色彩也随之改变,不但具有普通色墨的装潢效果,而且它奇妙的变化给人们以魔术般的趣味性,其有规律的重复变化,也具有了携带机密信息的防伪功能.可逆性的温变颜料关系到温变油墨的稳定性,变色温度的高低,变色的快慢和灵敏程度(变色时温差区间的大小, 变色效果是否明显),即认识到选择颜料的至关重要性,同时也要看到同一种颜料受其它因素的影响,会有不同的印刷温变效果,做好其它影响因素的控制.温变油墨的价格虽然比普通色墨要高出许多,但由于印刷标记的实际面积很小,为了增强保护名牌产品打假防伪的需要,为了更好地发挥温变油墨的应用功能,市场上温变油墨的印刷数量仍呈增多趋势.总的来说,温变油墨包装印刷的主要结论是油墨具有良好的温变色灵敏性,稳定性及印刷适应性;最佳的印刷方式与工艺;避免各工序引起的高温,特别是长时间的高温与光照对温变效果的损坏等等特点.?12—2006550工艺Z_I-一0oCZ1'm乃F:m一_T-一Z?乃mF=)o乃1帅中国防伪报道。
热敏变色油墨的要求
热敏变色油墨有一些特定的要求,主要涉及颜色变化和温度敏感性。
首先,油墨的颜色变化需要在特定的温度范围内发生。
这意味着油墨在低温时是一种颜色,而在高温时则是另一种颜色。
这种颜色的变化应该是可逆的,即油墨能够反复地改变颜色以响应温度的变化。
其次,变色油墨需要具备足够的敏感性以快速响应温度变化。
这意味着油墨的颜色变化应该是迅速的,以便在实际应用中能够及时地响应温度变化。
此外,热敏变色油墨还需要具有一定的稳定性。
即使在多次颜色变化后,油墨仍然需要保持其颜色变化的能力,并保持良好的印刷性能。
同时,热敏变色油墨也需要具有良好的耐久性。
这包括对光、热、化学物质等的抵抗力,以确保在各种环境条件下都能够保持其颜色变化的性能。
最后,热敏变色油墨需要易于印刷和加工。
这意味着油墨应该具有良好的流动性,以便在印刷过程中能够均匀地覆盖在印刷表面上。
同时,油墨也需要具有良好的附着力和耐磨性,以确保印刷品能够在各种条件下保持其完整性。
总之,热敏变色油墨需要具备敏感的变色反应、快速的颜色变化、良好的稳定性和耐久性,以及易于印刷和加工等特性。
这些要求使得热敏变色油墨在各种领域中得到广泛应用,如包装印刷、防伪标签、温度监测等。
简介变温油墨
温变油墨提供色彩的温变颜料,成膜的树脂连结料,还有溶剂和添加剂助剂等。
要做好用好,就必须从始至终对影响温变油墨印刷效果的因素比较了解,对温变油墨从组成到制作工艺、印刷方式综合起来,有一个统一的协调控制。
要认识到可逆性的温变颜料是温变功能的决定性因素,它关系到温变油墨的稳定性、变色温度的高低、变色的快慢和灵敏程度,即认识到选择颜料的至关重要性。
温变油墨水性柔版印刷油墨及水性凹版印刷油墨热敏水性柔版印刷油墨适用于大批量包装生产的企业,针对各种不同型号的柔版印刷机,我们可调配出对应的油墨。
主要应用于香烟、食品、饮料、农药等名牌产品的大批量包装印刷。
热敏变色水性防伪油墨顺应目前烟草包装上提出的环保需求。
温变油墨溶剂型热敏凹版油墨适用于大批量包装生产的企业,印刷效果良好,变色迅速,色彩饱满。
它能很好地满足塑料制品和烟草包装印刷企业相应的印刷方式。
热敏变色胶印
油墨热敏材料可制成胶印油墨,但印刷颜色总体比普通胶印油墨的颜色淡,这主要与变色材料有关。
符合国家的有关政策导向,由于其美观及检测方便,受到很多烟厂的欢迎,同时也为烟包印刷企业占领市场打下了良好的基础。
温变油墨印刷均匀、平整并且可以与荧光技术复合,可用于票据、包装、书籍等的防伪印刷,从而具有多重防伪的功能。
丝网印刷油墨丝印型防伪油墨可以在350目以下使用,图案效果良好,平滑,色泽饱满,上述所有防伪材料均能满足丝印要求。
产品应存保持密封,存放在干燥,阴凉处,避免阳光照射。
卡比托温变油墨卡比托温变油墨是一种特殊的油墨,它具有温度敏感性能,可以在温度变化的作用下改变颜色。
这种油墨的应用范围非常广泛,特别适用于一些需要温度监测和显示的场合。
卡比托温变油墨的工作原理是基于热敏感材料的特性。
这种油墨中添加了一种温度敏感的成分,当温度发生变化时,这种成分会发生物理或化学变化,从而使油墨的颜色发生相应的改变。
例如,当温度升高时,油墨可能由原来的黑色变为红色或其他颜色,反之则变回原来的颜色。
卡比托温变油墨的应用非常广泛,特别适用于温度监测和显示领域。
比如,在食品包装上使用这种油墨可以帮助消费者判断食品是否过期,只需观察油墨的颜色变化即可;在医疗器械上使用这种油墨可以监测器械的温度,确保使用安全;在温度变化较大的环境下,如汽车发动机等,使用这种油墨可以及时发现温度异常,避免发生事故。
除了以上应用,卡比托温变油墨还可以在一些艺术设计中使用。
设计师可以根据温度的变化来创作出不同的效果,使作品更加生动有趣。
在室内装饰中,使用这种油墨可以使墙面或家具具有温度感,给人一种舒适的感觉。
卡比托温变油墨的制作过程相对复杂。
首先需要选择合适的热敏感成分,然后将其与油墨基料进行混合,通过特定的工艺将其固定在油墨中。
制作过程中需要控制好成分的比例和工艺参数,以确保油墨的性能稳定可靠。
虽然卡比托温变油墨具有许多优点,但也存在一些局限性。
首先,这种油墨的颜色变化范围有限,一般只能在几种颜色之间变化。
其次,油墨的颜色变化与温度的关系需要事先确定,一般需要进行一定的实验和测试。
此外,受到温度变化的限制,这种油墨在极端温度环境下可能无法正常工作。
卡比托温变油墨是一种非常有趣和实用的油墨,它可以根据温度的变化改变颜色,广泛应用于温度监测和显示等领域。
虽然制作过程相对复杂,但其应用前景广阔,为我们的生活和工作带来了很多便利。
热敏油墨热致变色油墨又称温变油墨、示温油墨、热敏油墨。
它可以随环境温度的变化而迅速改变颜色,从而使被着色物体具有动态变化的色彩效果。
热敏(温变)油墨的变色原理:热敏(温变)油墨是指在温度变化(升温或降温)时,所印刷的图文信息能够根据不同的温度而表现出不同颜色效果的油墨。
热敏油墨的主要组分是变色颜料、填料和连结料。
其变色功能主要取决于变色颜料,颜料加热前后出现的颜色变化截然不同,并以此作为判断票证真伪的依据。
众所周知,颜料受热发生颜色变化的品种不胜枚举,但作为热敏油墨的颜料必须具备下列条件:1 )对热作用要敏感,在常温下有固定明显的颜色,且达到预定温度时变色迅速;2 )有明显的变色界限,即变色温度区间要窄,变色前后色差要大;3 )受外界环境影响要小,在光照、潮湿气候条件下性能稳定,不分解、不退色;4)印刷性能好,如颜色、着色力、迅速干燥能力、遮盖力、耐光、耐热、耐酸、耐碱、不渗印等;5)检验方便,对于热致变色防伪标识,检验时需要热源,常见的有打火机、火柴、手温、摩擦等,因而变色温度要选择合适。
热敏性油墨的两个有代表性的例子是液晶和白染料性热敏油墨。
热敏性油墨比较常用的是液晶型的,目前液晶被应用在很多产品上,包括鱼缸里的温度计、压力测试计、体温计。
但是液晶型的油墨生产很难控制,而且还要求很高的专业操手。
我们来看一下另外一种热敏性油墨—白染料性热敏油墨。
白染料性热敏油墨由于改变油墨颜色的方式很独特,它们的应用也很广泛,其中有安全印刷,新型图文标签、产品商标、专用广告以及纺织品。
另外它还有很多别的用途,例如用在一些特殊功能印刷上。
当糖浆被加热到一定温度时,糖浆的标签就会有特殊的变化。
白染料性热敏油墨在正常温度下,它显现的是一种颜色,当被加热以后,它就会变成无色。
3~6 ℃改变就会产生一个颜色变化,这样白染料就适合了一些新的项目以及不要求显示精确温度变化数据的产品。
正是由于这个原因,液晶热敏性油墨而不是白染料性油墨被应用在温度计生产中。
一些产品用白染料热敏性油墨印刷会从一个颜色变到另外一种颜色,而不是从有色过渡到无色,通常通过一个由白染料性油墨和不变色的油墨组分组成的油墨就可以达到这个要求。
例如,油墨制造商通过把一个蓝色白染料性油墨加入到黄色油墨中就可以得到绿色油墨。
在正常状态下,印刷油墨的表层是绿色的,而当加热时,它就变为黄色了,白染料组分则变成无色了。
白染料油墨可以在不同温度范围内改变颜色,从-25~66 ℃,而且它呈现颜色的范围也很广泛。
从热力学角度,可将热敏(温变)油墨分为不可逆和可逆2 类。
1 . 1 不可逆热敏(温变)油墨的变色原理不可逆热敏(温变)油墨(irreversible thermosensitiveink)是指材料加热至一定温度,印刷的图文颜色发生变化,冷却后不能恢复到原色的油墨。
不可逆热敏变色颜料种类繁多,常用的有镉、锶、钴、铅、镍、铬、锌、铁、镁、钡、钼、锰等的硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氧化物、硫化物以及甲基紫、苯酚化合物等。
其变色原理主要有:热分解、氧化、热升华、固相反应、熔融反应等。
这些热敏材料的变色温度高,且大部分含有重金属元素,不符合HJ/T 370—2007《环境标志产品技术要求胶印油墨》与HJ/T371 —2007《环境标志产品技术要求凹印油墨和柔印油墨》的环保标准,因此,不适合作热敏(温变)油墨的颜料。
能用于热敏(温变)油墨的颜料主要是铵盐、碳酸盐、草酸盐及含有易挥发的小分子配体(NH3,CO 和O2)的有色金属配合物或可脱结晶水的热敏无机材料,其热分解会生成新的有色物质,导致颜色发生改变[1]。
1 .2 可逆热敏(温变)油墨的变色原理可逆热敏(温变)油墨(reversible thermosen-sitiveink)是指材料加热到某一温度时,印刷的图文颜色发生明显变化(产生新的颜色),而当温度降至原始温度时,又能恢复到原来颜色的油墨。
根据变色颜料的成分差异,可逆热敏(温变)油墨可分为无机可逆、有机可逆与液晶可逆3 种。
1.2.1 无机可逆热敏油墨的变色原理早期无机可逆热敏变色材料多选用金属和金属卤化物(如Ag, Cu, Zn及HgI, Pb2HgI4, Ti2HgI4等)、金属氧化物的多晶体(如Fe2O3, PbO, HgO, VO2 等)。
适用于作低温可逆热敏变色颜料的主要有银、汞、铜的碘化物、铬合物及复盐类等[5- 6]。
引起无机可逆热敏材料变色的原因主要有:晶型转变,如在温度达344 K时,红色CuHgI4 四方晶系变为黑色Cu2HgI4 立方晶系,即因晶型的改变而发生了颜色的变化;得失结晶水,如在温度达314 K 时,红色CoCl2·6H2O失水后变为天蓝色的CoCl2,即是由于失水而导致的颜色变化;配位体几何构型变化,如在温度达316 K时,[(C2H5)2NH2]2CuCl4的颜色在绿色和黄色之间可逆变化,这主要是由于结构或配位数的变化而引起的。
1.2.2 有机可逆热敏油墨的变色原理有机可逆热敏变色颜料按组分可分为2 类:一类是由一种化合物受热后发生组分或结构改变而导致变色,为单一组分变色材料,可直接作为热敏变色颜料;另一类为一些受热时本身并不变色的化合物,当它与其他合适的化合物混合后,发生化学反应而产生热敏变色现象,称为多组分复配变色颜料。
有机可逆热敏颜料的变色机理为:1)电子转移(得失)机理。
体系主要由发色剂、显色剂和溶剂3 种成分组成。
发色剂是变色材料中的电子供体,向电子受体给出电子,是热敏变色色基,决定复配物体系的颜色,其本身不能直接产生热敏变色现象[3]。
常用的发色剂有结晶紫内酯、孔雀绿内酯、甲基红等。
显色剂是变色材料中的电子受体,是引起热敏变色的有机化合物,是能否使材料变色及颜色变化深浅的决定因素,它接受发色剂提供的电子而产生颜色变化反应。
常用的显色剂有:酚羟基化合物及其衍生物,如双酚A、月桂醇酸酯、8- 羟基喹啉、对羟基苯甲酸苄酯、4- 羟基香豆素、α- 萘酚、β-萘酚等;羧基化合物及其衍生物,如硬脂酸、己酸、对苯二甲酸、辛酸等[6- 7]。
溶剂决定着热敏材料的变色温度,一般通过改变所用溶剂来改变热敏变色温度。
常用的溶剂为醇类溶剂,如正十二醇、正十四醇、正十六醇、正十八醇等,醇类溶剂具有熔点较低、价格便宜、性能稳定等优点。
相较而言,以上4 种醇类溶剂中,正十六醇性能最优[7- 8]。
2)pH 值变化机理。
此体系的发色剂主要是酸碱指示剂,如酚酞、酚红等。
显色剂为使pH 值发生变化的羧酸类及胺类的熔融性化合物。
化合物随着温度变化而熔化或凝固时,由于介质的酸碱变化或受热引起分子结构变化,从而引起颜色的可逆变化[9]。
3)分子结构变化机理。
当温度变化时,体系由闭环变成开环和分子结构异构(顺反异构、互变异构、构象异构),引起颜色发生变化。
体系分子中含有多个杂环和芳环结构的螺环化合物,如螺吡喃类、螺嗪类衍生物,俘精酸酐类、二芳杂环基乙烯类、吲哚啉唑烷类衍生物偶氮类、席夫碱类和色酮类化合物等。
这些化合物性能稳定,耐热性能好,变色明显,变色温度较低[10]。
1.2.3 液晶可逆热敏油墨的变色原理液晶可分为近晶液晶、向列液晶和胆甾液晶3类。
热敏变色液晶主要是胆甾醇及其衍生物,因此,热敏变色液晶通常是指胆甾液晶,它主要依靠温度使其变色,其分子呈扁平状,排列成层,层内分子相互平行,分子长轴平行于层面。
多层分子逐渐扭转成螺旋线,并沿着层的法线方向排列成螺旋状结构,其周期性的层间距称为螺距,螺距起衍射光栅的作用。
螺旋结构还能选择性地反射光的偏振组分,给出彩虹图像。
随着温度升高,螺距逐渐变小,散射光波长向短波移动,颜色相应从红色变为紫色,当温度降低时,颜色又从紫色变为红色,这就是胆甾液晶的热变色机理。
2.1 示温功能在包装领域的应用早在二战时期,德、美、英、日等国相继研制出热敏变色示温涂料,而我国对热敏(温变)油墨的关注主要体现在防伪功能及其应用上,对示温功能及其在包装领域的应用则关注不多。
2005 年,荷Bavaria 啤酒厂生产的300 mL 装Pilsner 啤酒的标签就是使用热敏(温变)油墨来印刷的。
在适当的冷却温度下,标签会显示出Tatjana Simic 的性感图片如果冷却温度不正确(过低或过高),则不显示任何图像信息。
随后,比利时将Jupiler Beer 标签的品牌商标使用热敏(温变)油墨来印刷,只有在正确的温度条件下,才显示黑色品牌字母,否则为无色。
在国内,有关热敏(温变)油墨在包装印刷示温方面应用的报道较少见,因此,热敏(温变)油墨在我国具有广泛的应用前景,尤其是在食品和药品包装领域。
如从超市购买的正规生产厂家生产的水饺、混饨等袋装速冻食品,在其包装袋上标示的保质期之内,而袋内食品出现了变质、变味甚至发臭等现象,这给消费者和商家都带来了不必要的麻烦。
究其原因,可能是这些食品在运输、贮存和销售过程中的某个环节温度过高,导致其在保质期内出现变质、变味等现象,消费者和商家又不能在外包装上看出其是否变质。
如果采用不可逆热敏(温变)油墨,在其外包装上印上“可能已变质”的字样,当外界温度超过食品适宜储存的最高临界值,此警示字样即会出现,而在外界温度处于食品适宜储存的温度范围之内时,此字样就不会出现。
这样,就可提醒消费者和商家不再购买或出售显示已变质的食品,从而避免消费者与商家之间产生不必要的矛盾。
再如乙肝疫苗这类需低温储存的药品,如低温储存设备因停电或其他故障,导致疫苗的储存温度升高,超过其允许的储存温度范围,这时,药品就会失效甚至使用后还可能产生副作用。
如果采用不可逆热敏(温变)油墨印上警示语或其他图样,超过药品允许的储存温度范围时,显示警示语或图样颜色变化,以提示药品已失效,从而避免对患者的伤害。
2.2 防伪功能在包装领域的应用近年来,假冒伪劣产品泛滥,严重损害了消费者和企业的利益。
如何利用产品包装进行有效防伪,成为研究者们关注的重要课题。
因设备成本昂贵,激光全息防伪的应用受到限制;而基于热敏变色原理的化学防伪方法具有检测方便、迅速、准确、简单,且不需任何特殊辅助仪器,较适合于普通消费者,因此,在烟标等包装印刷领域具有广泛的应用前景。
郑州黄金叶印务有限责任公司采用不可逆热敏(温变)油墨印制的“GOLDEN LEAF”字样、“散花”字样及特醉散花图案,加热后,“GOLDEN LEAF”字样与“散花”字样的颜色就会发生改变,由原来的红色变为白色,而特醉散花图案的颜色则由紫色变为白色;常德金鹏印务有限公司采用热敏(温变)防伪油墨印制的芙蓉王应用显示图像。
加热后,图标就会由深红色变为无色;湖北广彩印刷股份有限公司采用热敏(温变)油墨印制的烟标“金芒果”,当加热至323 K 时,烟标的颜色就会由绿色变为白色。