基本信息
- 项目名称：
- 可逆温致变色微胶囊的制备及性能表征
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究对可逆温致变色材料进行微胶囊化以提高其耐温性、耐久性、可逆重复寿命以及与其它造纸化学品的兼容性。
- 详细介绍：
- 随着市场化程度和社会物质水平的提高，市场竞争日趋激烈，一些不法分子仿造假冒伪劣产品，从中谋取暴利，不仅严重坑害了广大消费者、扰乱了市场经济秩序，同时也损坏了生产者的利益与声誉。这就要求人们增强防伪意识，发展快速、方便、准确的高新防伪技术来减少或杜绝假冒伪劣产品，以便维持社会的稳定。 目前用于防伪技术种类繁多，如全息印刷防伪、油墨防伪、纸张防伪等。纸张防伪作为一种基础防伪材料，因识别简单，不受时间、场合限制，且大多不需要借助仪器就可以识别，成本较低使其应用越来越广泛。材料领域各学科的不断发展及相互交融为研究和制备新型功能纸提供了新的思路与方法。将新型可逆温致变色材料与纸张结合，可开发可逆温致变色防伪纸张。这种防伪方法简单容易，一看就懂。另外，不法分子想仿制也非容易的事，其必须要由造纸厂来生产，一条纸机生产线的投资较大，为造假而建造纸厂几乎是不可能的。 可逆温致变色材料是一类当温度达到某一特定范围时，材料的颜色会发生改变，当温度恢复到初温后，颜色也会随之复原的智能型材料。可逆温致变色材料从组成和性质上可分为：无机材料类、液晶类和有机材料类，其中有机类可逆温致变色材料因其可自由选色、变色温度较低、寿命长且灵敏度高等优点成为目前比较热门且极富潜力的可逆温致变色材料。有机类可逆温致变色材料主要由发色剂、显色剂、和溶剂三部分组成。其中决定颜色的是发色剂，决定颜色深浅的是显色剂，溶剂则决定变色温度。 将由发色剂、显色剂、溶剂组成的有机类可逆温致变色材料直接应用于纸浆中生产可逆温致变色防伪纸中存在众多不足，如溶剂易挥发流失、耐老化性差等。如何提高可逆温致变色材料的耐温性、耐久性、可逆重复寿命以及与其它化学品的兼容性是其在许多领域应用中的一个非常重要的问题。微胶囊技术的发展为扩宽可逆温致变色材料应用领域提供了有效的保障。微胶囊技术是一种用成膜材料把固体、液体或气体包覆使之形成微小粒子的技术，其具有保护物质免受环境影响，改变物质性能，延长存储时间等多种功能。 根据囊壁形成机理和成囊条件的不同，一般将微胶囊制备技术分为化学法、物理法和物理化学法。微胶囊制备技术涉及到物理、胶体化学、高分子化学及材料科学、分散与干燥技术等学科领域，但具体的微胶囊制备技术还要结合其所应用的领域。因此，微胶囊的制备技术不仅包括制备工艺，还需要对其应用条件和领域进行充分了解。K. Sawada等在原位聚合法的基础上，加入紫外光照射制备光敏显色三聚氰胺-甲醛微胶囊，将无色化合物和感光酸引发剂溶入二异丙基萘，进行包覆后，通过紫外光照射，微胶囊发生不可逆变化。在囊壁不被破坏的前提下，微胶囊内无色物质与感光酸引发剂中的酸反应显色。Hee-Kyung Ju等利用原位聚合法制备出向热型液晶/聚合物微胶囊。发现在液滴中通过聚合可以诱发胆甾型液晶和聚甲基丙烯酸甲酯发生相分离。这种现象主要决定于微胶囊所装载的液晶量和聚合物相的交联度。 本作品的目的是对可逆温致变色微胶囊的制备工艺和性能做详细研究，以开发靠双手的触摸使纸张图案发生颜色变化从而对其进行真伪鉴别的可逆温致变色纸张。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：对可逆温致变色微胶囊的制备工艺和性能做详细研究，以开发靠双手的触摸使纸张图案发生颜色变化从而对其进行真伪鉴别的可逆温致变色纸张。 基本思路：本课题组采用了简单易于操作的原位聚合法制备可逆温致变色微胶囊，对可逆温致变色微胶囊的制备工艺和性能做了详细研究，为开发靠双手的触摸使纸张图案发生颜色变化从而对其进行真伪鉴别的可逆温致变色纸张奠定前期基础。
科学性、先进性及独特之处
- 本研究采用操作简单、工艺易控制的原位聚合法制备了变色温度接近人体温度的可逆温致变色微胶囊，以提高其在纸浆中的应用性能。将新型可逆热致变色材料、微胶囊技术、纸张防伪技术等不同领域和学科技术进行结合，以开发新型功能纸，具有较高的创新性。研究方案可行，数据分析合理，可操作性较强，便于推广应用。国内对体温发色的可逆温致变色材料微胶囊化研究尚较少，该研究处国内先进地位。
应用价值和现实意义
- 本作品主要对可逆温致变色微胶囊的制备工艺和性能做了详细研究，从而为开发靠双手的触摸使纸张图案发生颜色变化从而对其进行真伪鉴别的可逆温致变色纸张奠定基础。此产品的成功应用能够为开发鉴别方便、准确、快速的新型防伪纸提供技术支持，增强普通大众防伪意识，从而减少假冒伪劣产品、维护生产者利益与声誉、稳定市场经济秩序、维持社会稳定。
学术论文摘要
- 可逆温致变色材料是一类当温度达到某一特定范围时，材料的颜色会发生改变，当温度恢复到初温后，颜色也会随之复原的智能型材料。将其应用于纸浆中可生产鉴别快速、方便、准确的高新防伪纸。但将可逆温致变色材料直接应用于纸浆中存在众多不足，如溶剂易挥发流失、耐老化性差等。本研究对可逆温致变色材料进行微胶囊化以提高可逆温致变色材料的耐温性、耐久性、可逆重复寿命以及与其它造纸化学品的兼容性。 实验通过原位聚合法制备了变色温度接近人体的可逆温致变色微胶囊，优化了剪切乳化工艺并对优化后产品进行了性能检测。实验结果表明，可逆温致变色微胶囊的最佳制备条件为：乳化转速16000 rpm，pH值3.0，乳化温度45~50℃，乳化时间30-40 min。采用优化条件所制备的可逆温致变色微胶囊为粉末状，鲜红色，温度高于33℃变为白色，变色前后颜色对比鲜明；微胶囊为圆球形，囊壁表面光滑，密封完好，平均粒径为4.1 µm。微胶囊化产品变色灵敏，具有较高的耐溶剂性、稳定性和耐疲劳性。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 陈港,谢国辉.防伪纸张及其防伪技术[J].国际防伪,2007,(4):65-68 [2] 李文戈,朱呈中.可逆热致变色材料[J].功能材料,1997,28(4):337-341 [3] 白若飞,傅相锴,龚永锋.原位聚合法制备厌氧胶固化引发剂微胶囊[J].应用学,2007,24(6):693-697 [4] 杨淑蕙,郝晓秀,刘洪斌.可逆温致变色材料的合成及其在纸料体系中的应用[J].中国造纸,2005,24,(11):13-16 [5] 李立,薛敏钊,王伟,等.原位聚合法制备分散染料微胶囊[J].精细化工, 2004,21(1):76-80
同类课题研究水平概述
- 微胶囊制备技术涉及到物理、胶体化学、高分子化学及材料科学、分散与干燥技术等学科领域，但具体的微胶囊制备技术还要结合其所应用的领域。因此，微胶囊的制备技术不仅包括制备工艺，还需要对其应用条件和领域进行充分了解。国外结合不同应用领域进行微胶囊化研究较多，如Kimkio Makino在W/O界面，利用L-赖氨酸异丙胺(LIAP)和对苯二酰氯发生界面聚合反应，制得含水聚(LIPA-对苯二酸)微胶囊。Liang-Yin Chu等则通过界面聚合法制备选择性透过葡萄糖多孔膜聚酰胺微胶囊。K. Sawada等在原位聚合法的基础上，加入紫外光照射制备光敏显色三聚氰胺-甲醛微胶囊，将无色化合物和感光酸引发剂溶入二异丙基萘，进行包覆后，通过紫外光照射，微胶囊发生不可逆变化。在囊壁不被破坏的前提下，微胶囊内无色物质与感光酸引发剂中的酸反应显色。Hee-Kyung Ju等利用原位聚合法制备出向热型液晶/聚合物微胶囊。发现在液滴中通过聚合可以诱发胆甾型液晶(CLC)和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）发生相分离。 国内对微胶囊技术的研究亦较多，但针对可逆温致变色材料微胶囊化的研究较少。王凯军对可逆热致变色复配物进行微胶囊化包覆，发现对其变色性能没有明显影响，同时可避免受热变色时组分材料的流失。微胶囊技术的制备要结合其所应用范围，目前防伪纸所用可逆温致变色微胶囊的制备在国内报道鲜少。
