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基本信息
- 項目名稱：
- 可逆溫致變色微膠囊的制備及性能表征
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 本研究對可逆溫致變色材料進行微膠囊化以提高其耐溫性、耐久性、可逆重復(fù)壽命以及與其它造紙化學(xué)品的兼容性。
- 詳細介紹：
- 隨著市場化程度和社會物質(zhì)水平的提高，市場競爭日趨激烈，一些不法分子仿造假冒偽劣產(chǎn)品，從中謀取暴利，不僅嚴(yán)重坑害了廣大消費者、擾亂了市場經(jīng)濟秩序，同時也損壞了生產(chǎn)者的利益與聲譽。這就要求人們增強防偽意識，發(fā)展快速、方便、準(zhǔn)確的高新防偽技術(shù)來減少或杜絕假冒偽劣產(chǎn)品，以便維持社會的穩(wěn)定。 目前用于防偽技術(shù)種類繁多，如全息印刷防偽、油墨防偽、紙張防偽等。紙張防偽作為一種基礎(chǔ)防偽材料，因識別簡單，不受時間、場合限制，且大多不需要借助儀器就可以識別，成本較低使其應(yīng)用越來越廣泛。材料領(lǐng)域各學(xué)科的不斷發(fā)展及相互交融為研究和制備新型功能紙?zhí)峁┝诵碌乃悸放c方法。將新型可逆溫致變色材料與紙張結(jié)合，可開發(fā)可逆溫致變色防偽紙張。這種防偽方法簡單容易，一看就懂。另外，不法分子想仿制也非容易的事，其必須要由造紙廠來生產(chǎn)，一條紙機生產(chǎn)線的投資較大，為造假而建造紙廠幾乎是不可能的。 可逆溫致變色材料是一類當(dāng)溫度達到某一特定范圍時，材料的顏色會發(fā)生改變，當(dāng)溫度恢復(fù)到初溫后，顏色也會隨之復(fù)原的智能型材料?？赡鏈刂伦兩牧蠌慕M成和性質(zhì)上可分為：無機材料類、液晶類和有機材料類，其中有機類可逆溫致變色材料因其可自由選色、變色溫度較低、壽命長且靈敏度高等優(yōu)點成為目前比較熱門且極富潛力的可逆溫致變色材料。有機類可逆溫致變色材料主要由發(fā)色劑、顯色劑、和溶劑三部分組成。其中決定顏色的是發(fā)色劑，決定顏色深淺的是顯色劑，溶劑則決定變色溫度。 將由發(fā)色劑、顯色劑、溶劑組成的有機類可逆溫致變色材料直接應(yīng)用于紙漿中生產(chǎn)可逆溫致變色防偽紙中存在眾多不足，如溶劑易揮發(fā)流失、耐老化性差等。如何提高可逆溫致變色材料的耐溫性、耐久性、可逆重復(fù)壽命以及與其它化學(xué)品的兼容性是其在許多領(lǐng)域應(yīng)用中的一個非常重要的問題。微膠囊技術(shù)的發(fā)展為擴寬可逆溫致變色材料應(yīng)用領(lǐng)域提供了有效的保障。微膠囊技術(shù)是一種用成膜材料把固體、液體或氣體包覆使之形成微小粒子的技術(shù)，其具有保護物質(zhì)免受環(huán)境影響，改變物質(zhì)性能，延長存儲時間等多種功能。 根據(jù)囊壁形成機理和成囊條件的不同，一般將微膠囊制備技術(shù)分為化學(xué)法、物理法和物理化學(xué)法。微膠囊制備技術(shù)涉及到物理、膠體化學(xué)、高分子化學(xué)及材料科學(xué)、分散與干燥技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域，但具體的微膠囊制備技術(shù)還要結(jié)合其所應(yīng)用的領(lǐng)域。因此，微膠囊的制備技術(shù)不僅包括制備工藝，還需要對其應(yīng)用條件和領(lǐng)域進行充分了解。K. Sawada等在原位聚合法的基礎(chǔ)上，加入紫外光照射制備光敏顯色三聚氰胺-甲醛微膠囊，將無色化合物和感光酸引發(fā)劑溶入二異丙基萘，進行包覆后，通過紫外光照射，微膠囊發(fā)生不可逆變化。在囊壁不被破壞的前提下，微膠囊內(nèi)無色物質(zhì)與感光酸引發(fā)劑中的酸反應(yīng)顯色。Hee-Kyung Ju等利用原位聚合法制備出向熱型液晶/聚合物微膠囊。發(fā)現(xiàn)在液滴中通過聚合可以誘發(fā)膽甾型液晶和聚甲基丙烯酸甲酯發(fā)生相分離。這種現(xiàn)象主要決定于微膠囊所裝載的液晶量和聚合物相的交聯(lián)度。 本作品的目的是對可逆溫致變色微膠囊的制備工藝和性能做詳細研究，以開發(fā)靠雙手的觸摸使紙張圖案發(fā)生顏色變化從而對其進行真?zhèn)舞b別的可逆溫致變色紙張。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：對可逆溫致變色微膠囊的制備工藝和性能做詳細研究，以開發(fā)靠雙手的觸摸使紙張圖案發(fā)生顏色變化從而對其進行真?zhèn)舞b別的可逆溫致變色紙張。 基本思路：本課題組采用了簡單易于操作的原位聚合法制備可逆溫致變色微膠囊，對可逆溫致變色微膠囊的制備工藝和性能做了詳細研究，為開發(fā)靠雙手的觸摸使紙張圖案發(fā)生顏色變化從而對其進行真?zhèn)舞b別的可逆溫致變色紙張奠定前期基礎(chǔ)。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 本研究采用操作簡單、工藝易控制的原位聚合法制備了變色溫度接近人體溫度的可逆溫致變色微膠囊，以提高其在紙漿中的應(yīng)用性能。將新型可逆熱致變色材料、微膠囊技術(shù)、紙張防偽技術(shù)等不同領(lǐng)域和學(xué)科技術(shù)進行結(jié)合，以開發(fā)新型功能紙，具有較高的創(chuàng)新性。研究方案可行，數(shù)據(jù)分析合理，可操作性較強，便于推廣應(yīng)用。國內(nèi)對體溫發(fā)色的可逆溫致變色材料微膠囊化研究尚較少，該研究處國內(nèi)先進地位。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 本作品主要對可逆溫致變色微膠囊的制備工藝和性能做了詳細研究，從而為開發(fā)靠雙手的觸摸使紙張圖案發(fā)生顏色變化從而對其進行真?zhèn)舞b別的可逆溫致變色紙張奠定基礎(chǔ)。此產(chǎn)品的成功應(yīng)用能夠為開發(fā)鑒別方便、準(zhǔn)確、快速的新型防偽紙?zhí)峁┘夹g(shù)支持，增強普通大眾防偽意識，從而減少假冒偽劣產(chǎn)品、維護生產(chǎn)者利益與聲譽、穩(wěn)定市場經(jīng)濟秩序、維持社會穩(wěn)定。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 可逆溫致變色材料是一類當(dāng)溫度達到某一特定范圍時，材料的顏色會發(fā)生改變，當(dāng)溫度恢復(fù)到初溫后，顏色也會隨之復(fù)原的智能型材料。將其應(yīng)用于紙漿中可生產(chǎn)鑒別快速、方便、準(zhǔn)確的高新防偽紙。但將可逆溫致變色材料直接應(yīng)用于紙漿中存在眾多不足，如溶劑易揮發(fā)流失、耐老化性差等。本研究對可逆溫致變色材料進行微膠囊化以提高可逆溫致變色材料的耐溫性、耐久性、可逆重復(fù)壽命以及與其它造紙化學(xué)品的兼容性。 實驗通過原位聚合法制備了變色溫度接近人體的可逆溫致變色微膠囊，優(yōu)化了剪切乳化工藝并對優(yōu)化后產(chǎn)品進行了性能檢測。實驗結(jié)果表明，可逆溫致變色微膠囊的最佳制備條件為：乳化轉(zhuǎn)速16000 rpm，pH值3.0，乳化溫度45~50℃，乳化時間30-40 min。采用優(yōu)化條件所制備的可逆溫致變色微膠囊為粉末狀，鮮紅色，溫度高于33℃變?yōu)榘咨兩昂箢伾珜Ρ弱r明；微膠囊為圓球形，囊壁表面光滑，密封完好，平均粒徑為4.1 μm。微膠囊化產(chǎn)品變色靈敏，具有較高的耐溶劑性、穩(wěn)定性和耐疲勞性。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 微膠囊制備技術(shù)涉及到物理、膠體化學(xué)、高分子化學(xué)及材料科學(xué)、分散與干燥技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域，但具體的微膠囊制備技術(shù)還要結(jié)合其所應(yīng)用的領(lǐng)域。因此，微膠囊的制備技術(shù)不僅包括制備工藝，還需要對其應(yīng)用條件和領(lǐng)域進行充分了解。國外結(jié)合不同應(yīng)用領(lǐng)域進行微膠囊化研究較多，如Kimkio Makino在W/O界面，利用L-賴氨酸異丙胺(LIAP)和對苯二酰氯發(fā)生界面聚合反應(yīng)，制得含水聚(LIPA-對苯二酸)微膠囊。Liang-Yin Chu等則通過界面聚合法制備選擇性透過葡萄糖多孔膜聚酰胺微膠囊。K. Sawada等在原位聚合法的基礎(chǔ)上，加入紫外光照射制備光敏顯色三聚氰胺-甲醛微膠囊，將無色化合物和感光酸引發(fā)劑溶入二異丙基萘，進行包覆后，通過紫外光照射，微膠囊發(fā)生不可逆變化。在囊壁不被破壞的前提下，微膠囊內(nèi)無色物質(zhì)與感光酸引發(fā)劑中的酸反應(yīng)顯色。Hee-Kyung Ju等利用原位聚合法制備出向熱型液晶/聚合物微膠囊。發(fā)現(xiàn)在液滴中通過聚合可以誘發(fā)膽甾型液晶(CLC)和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）發(fā)生相分離。 國內(nèi)對微膠囊技術(shù)的研究亦較多，但針對可逆溫致變色材料微膠囊化的研究較少。王凱軍對可逆熱致變色復(fù)配物進行微膠囊化包覆，發(fā)現(xiàn)對其變色性能沒有明顯影響，同時可避免受熱變色時組分材料的流失。微膠囊技術(shù)的制備要結(jié)合其所應(yīng)用范圍，目前防偽紙所用可逆溫致變色微膠囊的制備在國內(nèi)報道鮮少。
