1 热敏变色材料的变色机理

　　1。1 无机类

　　无机可逆热敏材料的变色颜料大多是含有Ag、Cu、Hg的碘化物、络合物、复盐，由钴盐、镍盐六次甲基四胺形成的化合物也是较好的无机可逆热敏材料，如：Pb2-yMyCr1-xMxO5，，MCrO4等等，常见的无机可逆温敏材料如表1所示。无机可逆热敏材料合成工艺简单、成本较低，但其温度范围窄、变色分散、毒性大、色差小以及受使用条件、加热时间和速度等限制，示温精度不是很高;且其温敏变色机理是利用物质的固有性质。无法自主选择所希望的变色温度和颜色，所以其应用受到限制。

　　无机可逆热敏材料是通过把材料加热到一定温度时，材料中的热敏颜料发生某些物理变化或化学变化，导致分子结构或分子形态变化引起颜色变化，从而达到指示温度的目的。

　　1。2有机类

　　有机可逆热敏变色性的化合物较多。如螺环类、双蒽酮类、席夫碱类、荧烃类、三苯甲烷类等。

　　1。2。1 螺环类可逆热敏变色化合物

　　螺环类可逆热色性化合物早期报道的主要是螺环吡喃类，这类化合物发展很快，其品种繁多。一般而言加热固体时。伴随着熔融过程发生着无色或浅色与有色（如紫、蓝色等）的变化。在溶液中也常有溶剂热色现象[3]。同时该类化合物往往既有热色性又有光色性。在螺环吡喃母体各个碳位上。可以有各种取代基，如最近报道的吲哚啉螺苯并吡喃衍生物。

　　1。2。2 含有一CH=CH一的多芳环有机物

　　该类可逆热色性有机化合物含有的碳碳双键往往是把含有苯环或类苯环的共轭体系连成大的共轭体系，其碳碳双键中的碳原子或者是环上的桥头碳原子，或者与苯环等共轭基团相连。虽然该类可逆热色性有机化合物发现较早，研究较多。但其变色机理还不十分清楚。可能是因为在加热过程中发生了平面构型扭转，或者生成了双自由基。在双蒽酮等母体的各个碳位上。可以是各种取代基。如烷基、硝基、烷氧基、卤素、芳香基、苯并环等。该类可逆热敏变色性有机物的典型母体如下：

　　1。2。3 通过电子转移表现出可逆热敏变色性

　　这类有机可逆热敏材料由电子给予体（隐色染料），电子接受体、调节剂、增感剂及其他溶剂等组成。电子给予体和电子接受体之间因温度引起电子转移现象，通过加入调节剂和增感剂可以使混合物很好地混合，而且还在某一温度发生凝固与熔融的相互转变现象，控制电子的转移程度。使其实现可逆变化[4]。常见有机可逆热敏材料的主要组分及作用如表2所示。

　　通常，电子给予体和电子接受体的氧化还原电位接近，当温度变化时，二者氧化还原电位相对变化程度不同，使氧化还原反应的方向随着温度的改变而改变，通过电子的转移而吸收或辐射一定波长的光，表观上便有了颜色的变化。即所谓电子得失机理。例如：低温时CVL供给双酚A电子显蓝色。高温时发生熔融现象。 CVL保留电子而呈淡蓝色。即显色凝同与熔融消色现象的转变是随着组成物相转变而变化的，其变色温度位于组成物中熔融性化

　　合物熔点附近。

　　1。3 液晶类

　　液晶是介于同态与液态之间的中间态物相。即为三位有序的空间结构和各向同性的均质熔融物质。按形成条件把液晶分为溶致变色液晶和热致变色液晶两大类，溶致液晶是指溶于溶剂形成液晶态物质;热致液晶是指在加热条件下形成液晶态物质。热致变色型液晶按光学组织结构不同又可分为近晶型液晶、向列型液晶和胆甾型液晶三种。而液晶可逆热敏材料以胆甾型液晶为主。形成热色效应的机理可用Fergason的反射模型加以阐明：在零级近似下，胆甾相可看成具有平均折射率为 n的各向同性介质;在一级近似下，光学性质受到空间结构

　　周期半螺距p/2的调制（p/2相当晶体的品格常数a），产生布拉格反射。当可见光波长满足布拉格反射条件时，可观察到相应波长的颜色。随着温度的变化，螺距随之改变，从而产生色彩的变化。形成液晶的热色效应[5]。

　　液晶变色材料的优点是变色灵敏度高。一般温度变化不到l℃就会引起颜色明显变化。而且选用不同液晶材料可在很广的温区发生变化。同时液晶变色材料耐光稳定性好。与其他有色物质不同。液晶变色材料是由于其分子在液晶中的形态和聚集态变化使之反射和透射而导致颜色发生变化的。光对分子本身影响小。

　　液晶变色材料的缺点是价格高。而且对化学物质也非常敏感，容易降低变色效果。发色效应也比染料要低得多。同时，由于液晶对纤维没有亲和力。所以用于纺织品时，要通过涂层或涂料印花来提高粘着牢度。为了易于应用和提高它的稳定性。最好先将它制成微胶囊后再应用。并且最好是固着在黑地色上才有好的效果。但是应用过程中如果粘合剂等高分子物用量过多。又会降低它的颜色鲜艳度和产品的手感。这些缺点是当前它未被广泛应用的主要原因。

　　2 热敏变色材料的应用

　　2。1 无机可逆热敏材料的应用

　　无机可逆热敏材料耐温、耐久、耐光照，有足够的可逆重复寿命，变色的色彩、温度及可选择范围较广，同时，具有很好的混合加工性，使得其具有很广泛的应用范围。

　　2。1。1 化学防伪

　　化学防伪技术是指利用物质的化学反应性质进行真伪识别的方法。迄今为止。防伪领域所采用的方法多为激光防伪。其设备昂贵。而基于热敏原理的化学防伪方法具有制造简单、识别方便（手温即可使商品图案发生可逆变化）、成本低等特点，在技术保密性和防伪有效性等方面都有较大的优势[6]。无机可逆热敏材料具有随温度变化颜色改变的特性，因此可将其涂在商标、封签、票据等上面，作为特殊的标记，根据其受热后颜色的变化来识别真伪。有人采用醇酸清漆为基料，CoCl2?C6H12N4?10H2O为热敏颜料，叶蜡石填料和二甲苯溶剂。制得可逆型热敏涂料，变色温度39。6℃。颜色在粉红色和天蓝色之间可逆变化。可用于生物发酵时温度的控制和防伪标志。

　　2。1。2测温材料

　　可逆热敏材料可用于化学反应进行过程中温度变化及反应热的检测。也可用于化工生产中热交换器、反应釜和其他加热装置等的温度分布测定。还可以用于化学品、危险品容器及储存库适宜温度的指示等。胡智荣等采用镍盐（NiCl2?2C6H12N4?10H20），无机非金属材料（SiO2） 作为填料，研制了低温可逆热敏涂料。变色温度90℃。颜色在绿色和黄色之间可逆变化，可用于工业监控等方面。可逆热敏材料还可用于家用电器适宜使用温度的指示：冷冻食品、蔬菜、水果等各类食品适宜保存温度的指示;还可以用于装饰、服装、娱乐等美化生活方面。例如，变色服装、变色家具、变色茶杯等，也可用于绘画、美术作品、广告中而产生一些奇特的效果。宋文学等利用氧化煅烧成功地制取了可逆热敏材料BiVO4此热敏材料在黄（室温）-橙（120℃）-红（200 ℃）之间进行可逆变化，由于其安全无毒、性能稳定使得该材料在日常生活中得到广泛的应用。

　　2。2有机可逆热敏材料的应用

　　有机可逆热敏材料与无机可逆热敏材料相比，在变色温度的选择性、颜色组合自由度、显示色差、材料选择及价格等方面都有比较显著的优点，已得到了广泛的应用

来源：世界印染网

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