一種用于時間指示的變色組合物及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種指示劑，特別是涉及一種通過顏色變化進行時間指示的組合物，組合物包括基材和涂布在基材上的涂層，涂層初始為透明或半透明狀態(tài)，顯示基材的顏色，隨著涂層中有機溶劑的揮發(fā)，涂層最終變?yōu)榘咨珵闀r間指示終點。
【背景技術(shù)】
[0002]許多具有一定持續(xù)使用期的產(chǎn)品，特指日用化學(xué)產(chǎn)品，如防蛀、防螨、防蚊蟲、香氛、除菌類產(chǎn)品，其使用過程中無明顯外在特征的變化，因而使用者無法判斷其使用終點。在此情況下，采用通過顏色變化的指示劑用于指示產(chǎn)品在特定時間后達到使用終點是一種可供選擇的解決方法。然而，現(xiàn)有的顏色變化指示技術(shù)大多為快速響應(yīng)指示劑所在環(huán)境的物理或化學(xué)條件變化，如溫度、PH值、濕度的變化，因而無法與具有持續(xù)使用期的產(chǎn)品相匹配發(fā)揮指示使用終點的作用。
[0003]如中國專利CN 103210056A公開了一種均質(zhì)的變色組合物，包含基體形成組分、無色染料、路易斯酸、中性表面活性劑和有機溶劑，當(dāng)變色組合物在干燥狀態(tài)下時，無色染料和路易斯酸形成有色復(fù)合物，當(dāng)接觸水基液體(例如，水或尿液)時變成無色。中國專利CN1444443A公開的處理蚊蟲帳處理指示劑，通過和空氣中二氧化碳反應(yīng)從而降低指示劑pH值，使指示劑顏色發(fā)生變化，產(chǎn)生快速變色效果。
[0004]已公開的可指示產(chǎn)品在特定時間后達到使用終點的變色指示技術(shù)中，中國專利CN101424643B公開了一種指示防蛀劑在使用過程中是否有效的方法和生產(chǎn)工藝，該發(fā)明通過提示性的圖案和文字用含有顯色劑的特殊油墨印刷在基材上，再在基材上均勻涂抹防蛀劑炔戊菊酯，油墨與防蛀劑接觸后，圖案和文字變成透明，隨著炔戊菊酯揮發(fā)，圖案與文字可見，該技術(shù)方案可很好提示防蛀產(chǎn)品的使用終點，但是只適用于以炔戊菊酯為有效成分的防蛀劑產(chǎn)品，應(yīng)用范圍非常有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種新的用于時間指示的變色組合物，具有優(yōu)異的變色效果，通過調(diào)節(jié)涂層中溶劑的揮發(fā)速度，達到調(diào)控變色時間的目的。
[0006]本發(fā)明涉及通過顏色變化進行時間指示的組合物，組合物包括基材和涂布在基材上的涂層，涂層初始為透明或半透明狀態(tài)，顯示基材的顏色，隨著涂層中有機溶劑的揮發(fā)，涂層最終變?yōu)榘咨珵闀r間指示終點，其中本發(fā)明中初始時涂層為透明或半透明狀態(tài)是指基材顏色與涂布涂層后基材顯示顏色色差值A(chǔ)E(cmc)小于5.0 (該數(shù)據(jù)依據(jù)X TiteColor_i5型號MAV 1mm Port色差儀測試結(jié)果)。
[0007]本發(fā)明所述涂層包括有機溶劑、蠟和二氧化硅顆粒，涂層中二氧化硅顆粒及溶劑的選擇是根據(jù)二者混合后在常溫下能得到透明或接近透明溶液為準。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)二氧化硅顆粒具有很好的非替代性，如采用碳酸鈣或二氧化鈦替代二氧化硅顆粒時，這兩種物質(zhì)的折光率與有機溶劑的折光率相差太大，無法得到透明或接近透明的涂層，另外采用白色聚合物粉末如聚丙烯酸類、高分子多糖、聚乙烯醇類時，此類物質(zhì)在溶劑中溶解有限或溶劑揮發(fā)后無法顯現(xiàn)白色或溶劑揮發(fā)后剩余的白色固體遮蓋力不夠。
[0008]本發(fā)明所述“蠟”為術(shù)語，指在常溫下為固態(tài)的高級烷烴、高級醇、高級脂肪酸或高級脂肪酸酯，利用“蠟”高溫熔融、常溫凝固以及親油性特點，通過蠟的凝固作用使涂層在常溫下為固態(tài)，使涂層在基材表面具有良好的粘附性，同時對溶劑揮發(fā)起到緩釋作用；蠟的加入在溶劑揮發(fā)后可防止二氧化硅顆粒損失及迀移，使二氧化硅顆粒緊密粘附在基材表面。
[0009]本發(fā)明優(yōu)選石蠟、微晶蠟、巴西棕櫚蠟、小燭樹蠟、蜂蠟、白蟲蠟、鯨蠟、羊毛蠟。
[0010]本發(fā)明所述涂層厚度在0.2-3mm范圍內(nèi)具有良好的變色效果，涂層厚度可根據(jù)產(chǎn)品所需要的指示時間進行調(diào)節(jié)。涂層的厚度小于0.2mm時，涂層變色后對基材顏色的掩蓋作用不夠，涂層較厚時，容易從基材表面脫落。
[0011]本發(fā)明中的涂層包含以下重量百分比的各原料組分:
[0012]30-70%的有機溶劑；4-20%的蠟；10_50%的二氧化硅顆粒。本發(fā)明中有機溶劑重量為30-70%，如果溶劑的用量小于30%，需要與較高量的吸油值較低的二氧化硅顆粒、少量的蠟混合，組合物的粘度較大，實際操作過程中很難將涂層作用于基材表面，并且也不能保證涂層與基材粘黏的牢固性；如果溶劑的用量大于70%，則二氧化硅顆粒與蠟用量偏少，導(dǎo)致涂層在基材表面無法較好凝固。
[0013]本發(fā)明中蠟的重量為4-20%，蠟重量小于4%時，無法達到較好的凝固效果與粘附作用，蠟重量大于20%時，涂層凝固速度較快，無法保證涂層厚度均勻性，同時涂層的透明度降低，影響基材顏色的觀察。
[0014]本發(fā)明中二氧化硅顆粒的重量為10-50%，這個指標是由所選擇的二氧化硅顆粒的結(jié)構(gòu)及吸油值決定的，二氧化硅顆粒質(zhì)量份數(shù)小于10%時，基材表面呈現(xiàn)的白色覆蓋面不明顯，對基材顏色的遮蓋不徹底，影響消費者對終點顏色的判斷；二氧化硅顆粒質(zhì)量份數(shù)大于50 %時，需要相應(yīng)增加蠟的用量，影響涂層的透明性。
[0015]本發(fā)明使用的二氧化硅顆粒具有的平均直徑5 μπι至200 μπι，二氧化硅顆粒具有的吸油值為30-300mL/100g，優(yōu)選具有多孔結(jié)構(gòu)的二氧化硅顆粒，可以列舉出囊泡狀二氧化硅、中空二氧化硅或介孔二氧化硅，此類二氧化硅顆粒具有與很多有機溶劑相接近的折光率，為涂層透明性提供了條件，通過二氧化硅顆粒尺寸及結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)或有機溶劑折光率的調(diào)節(jié)，使最終涂層為透明或半透明。本發(fā)明所述的二氧化硅顆粒具有吸附、調(diào)節(jié)、緩釋的功能，可以有效的調(diào)節(jié)有機溶劑的揮發(fā)時間，隨著有機溶劑的揮發(fā)，二氧化硅顆粒還原成白色，完成顏色變化。
[0016]本發(fā)明所述的有機溶劑為烷烴類或酯類或二者的混合物。烷烴類溶劑優(yōu)選在101.3KPa標準壓力下，初餾點高于85°C且干餾點低于320°C，根據(jù)產(chǎn)品需要指示的時間長度，可對烷烴碳數(shù)及碳鏈結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，烷烴溶劑的初餾點過低，揮發(fā)速率過快，無法滿足產(chǎn)品的長時間指示需求；烷烴溶劑干餾點過高時，常溫條件下多以固體或半固體的形式存在，熔融后很快凝固，透明度無法達到要求，無法清楚觀察基材顏色。所述的酯類熔點小于20°C，優(yōu)選肉豆蔻酸異丙酯、棕櫚酸乙基己酯、壬酸乙基己酯、硬脂酸乙基己酯、鯨蠟醇乙基己酯、油酸癸酯、鯨蠟硬脂醇異壬酸酯、異壬酸異壬酯、辛酸癸酸甘油酯、甘油三乙基己酯、油酸乙酯、月桂醇乙酸酯、椰油酸乙基己酯、琥珀酸二乙基己酯等，以上所述酯類的安全性好，揮發(fā)緩慢，適用于指示時間較長產(chǎn)品，與烴類調(diào)配使用，指示時間的范圍較廣。
[0017]本發(fā)明所述組合物的涂層中溶劑的選擇并不限于烴類與酯類，為了配方透明度、溶解性、以及指示時間的需求，溶劑中也可加入適量的醇醚，使用的醇醚溶劑應(yīng)具有較高安全性以及較低刺激性，可以列舉出二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯、二丙醇甲醚乙酸酯、丙二醇丁醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚乙酸酯。
[0018]為了達到某種功效還可在溶劑中加入一些植物精油，如香茅油、茶樹油、薰衣草油、柏木油、桉葉油、艾葉油、芳樟葉油、薄荷油、肉桂油、丁香油中的一種或幾種，以上使用的植物精油均具有很好的揮發(fā)性，并且具有一定的驅(qū)蟲功效，能夠與驅(qū)蟲、空氣清新、除臭、除菌產(chǎn)品產(chǎn)生一定的協(xié)同增效作用，并且該類植物精油均具有獨特的天然植物香氣，在基材顏色變化的同時，香氣也會發(fā)生變化，具有雙重指示效果。
[0019]本發(fā)明中的基材具有除白色之外的顏色，以便區(qū)別于白色終點，基材材質(zhì)應(yīng)具有致密表面，如塑料、玻璃、金屬等，涂層可很好的粘附于此類表面上。
[0020]本發(fā)明所述的時間指示的變色組合物的使用方法包括:將有機溶劑、蠟、二氧化硅顆?；旌虾螅訜嶂?0-80°C，得到透明或接近透明溶液，趁熱將該溶液涂布于基材表面，呈現(xiàn)透明與半透明涂層，其中基材的顏色應(yīng)為除去白色之外的顏色，借助該透明或半透明涂層可清楚觀察基材本身顏色，使用時，隨著時間延長，涂層中溶劑揮發(fā)，基材顏色被白色涂層掩蔽，組合物顯示顏色發(fā)生變化。本發(fā)明所述涂層可以涂布或滴加的方式作用于基材之上，但并不局限以上兩種方式。
[0021]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0022]1、本發(fā)明所述變色組合物可應(yīng)用但不限制于在包括防蛀、防螨、防蟲、空氣清新、除菌、消臭等需要時間指示的產(chǎn)品中，以上產(chǎn)品均可以按照產(chǎn)品使用時間來調(diào)節(jié)涂層混合物中配方組成以及涂層在基材表面的大小、形狀及厚度。
[0023]2、本發(fā)明所述的變色組合物制備工藝簡便，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
[0024]3、本發(fā)明所述時間指示變色組合物可使用產(chǎn)品表面材料作為基材，也可將獨立的變色組合物與產(chǎn)品組合起來使用。
【具體實施方式】
[0025]以下通過具體實施實例及效果試驗例對本發(fā)明的技術(shù)方案進一步說明，以下實施例僅用于說明本發(fā)明而不具有限制性。以下實施例中，除非另外指明，所有的含量均是重量百分含量，有關(guān)所列成分的含量是經(jīng)過換算的活性物質(zhì)的含量。
[0026]本發(fā)明公開了一種可通過顏色變化進行時間指示的組合物，其包括基材和涂布在基材上的涂層，涂層是由有機溶劑、蠟、二氧化硅顆粒組合成的混合物。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶劑和二氧化硅顆粒的折光率接近，且涂層厚度控制在0.2-3mm時，涂層為透明或半透明狀態(tài)，因此顯示出基材的顏色。隨著涂層中溶劑的揮發(fā)，涂層混合物的折光率發(fā)生變化，涂層變成白色后將基材的顏色覆蓋。
[0027]本發(fā)明所述的變色組合具有優(yōu)異的變色效果，通過調(diào)節(jié)涂層中溶劑的揮發(fā)速度，達到調(diào)控變色時間的目的。本發(fā)明所述的變色組合物制備工藝簡便，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
[0028]實施例1
[0029]一種用于時間指示的變色組合物，其中含有EXXSOL DSP80 10%, EXXSOL D4018%, EXXSO