專利名稱：一種光角變色材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種具有光角變色效應的組合物，特別涉及一種改性纖維素與可聚合單體組成的組合物及其制備方法。
材料的光角變色效應可通過形成材料的間歇層狀結構而獲得，將交替的金屬和陶瓷片共擠壓得到的薄層就具有這種效應(Dobrowolski，J.A.；Ho，F.C.and Waldorf，A.，Applied Optics，1989，28，P14)。但這種材料造價較高，實用不便且不宜回收。此外，一部分膽甾型液晶也具有選擇性反射光的性能(GB 1387389)，但其因分子量較小，易于流動，需將其夾在玻璃盒中或制成微膠囊，使其應用受到限制。
許多纖維素衍生物由于纖維素分子的手性，通過一定的方法使得纖維素衍生物分子進行定向排列，能夠形成一種螺旋超級結構，依螺距的不同而選擇性的反射波長一定的光。將此類纖維素衍生物溶于可聚溶劑中，通過熱聚合來固定結構排列，以獲得光角變色效應(Y.Nishio et al.，J.Polym.Sci.，Polym.Ed 23，1985，P1043)。但是在熱聚合過程中會形成一種不均勻相，使得顯色效果較弱。
本發明需要解決的技術問題之一是公開一種光角變色材料，以克服現有技術存在的上述缺陷。
本發明需要解決的技術問題之二是提供上述材料的制備方法。
所述的材料為一種組合物，該組合物的組分和含量包括纖維素衍生物20～60wt％可聚合單體 40～80wt％所述及的纖維素衍生物為一種改性纖維素衍生物，其一部分或全部羥基被取代，取代基可以是醚、烷基氨基甲酸酯等，因纖維素分子的手性，通過特定的方法使得纖維素衍生物手性分子定向排列，形成一種螺旋超級結構，可選擇性的反射光，達到光角變色效應。
其結構通式為Cell-O-R或 式中，Cell為纖維素，R可以是C1～C20的烷基，或是其中部分亞甲基具有氟、氯、硝基、氰基等取代基，或苯基及其衍生物。
所述及的可聚合單體包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基醚、環氧樹脂或順丁烯二酸酯中的一種。
由上述組合物涂布于基材上固化制成的透明薄膜，具有選擇性反射一定波長光的性能，并隨視角的變化而變化，從而達到光角變色效應，可廣泛用作防偽材料，裝飾材料。
上述的組合物的制備包括如下步驟(1)纖維素衍生物的制備將纖維素溶于溶劑中，升溫至回流，加入改性反應試劑(如苯基異腈酸酯或取代苯基異腈酸酯及其混合物)，回流20～60hr，減壓蒸餾除去溶劑，采用常規的方法從反應產物中收集改性纖維素，經IR證實纖維素微晶中的羥基已經完全被酯化；所述及的纖維素包括由醋酸纖維素水解得到的水解纖維素微晶、天然纖維素經特殊處理后得到的纖維素微晶中的一種；所述及的溶劑為一般的有機溶劑，包括吡啶、呋喃、二甲基亞砜中的一種或其混合物；(2)組合物的制備將步驟(1)的纖維素衍生物與可聚合單體及光敏引發劑，溶于溶劑中，室溫下攪拌均勻，減壓抽去溶劑獲得膠狀物，將膠狀物涂布于基材膜上，室溫下通過0.5～5.0T的磁場，而后用紫外燈輻射固化，即獲得本發明的組合物形成的透明膜，此薄膜具有光角變色性能。
所述及的光敏引發劑可以是一般商用的光敏引發劑，包括異丁基苯偶姻醚，2，4，6-三甲基苯甲酰二苯氧化膦，1-羥基環己基苯甲酮，2，2-二甲基-2-苯基乙酰苯等。用量依其性能而定，如用量過大則影響薄膜的成色及變色效果。光敏引發劑的加入量以纖維素衍生物和可聚合單體的總量計為0.05～0.5wt％。
所采用的基材膜可選用聚酯薄膜，聚乙烯薄膜，聚碳酸酯薄膜等中的一種。
按照本發明，優選的磁場強度為0.5～5.0T。
調節定向排列時的磁場強度和纖維素衍生物與可聚合單體的比例，將獲得具有不同的反射波長光的薄膜。
本發明的材料可用于制備防偽制品，如防偽標識、證件和證卡的保護套以及防偽香煙拉絲等。
由上述公開的技術方案可見，本發明的光角變色材料，通過磁場使其定向排列，通過紫外輻射將其固化，材料的顏色耐久、鮮艷，色調不受溫度的影響，固化過程快速高效，不發生相變化。由于選擇性反射光的顏色取決于定向排列時的磁場強度和混合物的組成，調節顏色十分容易。本發明的光角變色材料制備過程簡單，操作容易，且可根據需要調節顏色，可廣泛應用于防偽材料和裝飾材料。
將3.0g上述纖維素衍生物，5.5g三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯及60mg 2，2-甲基-2-苯基乙酰苯溶于100ml丙酮中，劇烈攪拌2hr，減壓抽去丙酮，殘余物呈膠狀，將此膠狀物涂于PET聚酯薄膜上，厚度約30μm，置于1.0T的磁場中1.0min，而后用紫外燈輻射固化，得到一層透明膜，此薄膜具有光角變色性能，90°視角看時呈紅色，側看呈綠色。分光光度計測90°視角下反射光譜，在628nm處有強烈的吸收峰。
實施例2～5將6.0g上述纖維素衍生物，11.0g三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯及120mg 2，2-甲基-2-苯基乙酰苯溶于200ml丙酮中，劇烈攪拌2hr，減壓抽去丙酮，分別將等分的混合物涂于PET膜上，厚度約30μm，置于不同強度的磁場中1.0min，在相同的紫外燈下輻射固化，得到選擇反射不同波長光的薄膜，如下表
磁場強度 薄膜顏色(90°視角) 反射光譜吸收峰(90°視角)實施例21.0T 紅色 652nm實施例31.5T 橙色 580nm實施例42.0T 綠色 533nm實施例52.5T 藍色 488nm實施例6～8將實施例1所得纖維素衍生物與三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯按不同質量比進行配料，置于1.0T的磁場下1.0min，而后進行輻射固化，也得到選擇反射不同波長光的薄膜，如下表纖維素衍生物比例(wt％) 薄膜顏色(90°視角) 反射光譜吸收峰(90°視角)實施例6 35紅色655nm實施例7 45橙色575nm實施例8 55綠色550nm
權利要求
1.一種光角變色材料，其特征在于組分和含量包括纖維素衍生物20～60wt％可聚合單體 40～80wt％可聚合單體包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基醚、環氧樹脂或順丁烯二酸酯中的一種。
2.根據權利要求1所述的材料，其特征在于，所述及的纖維素衍生物結構通式為Cell-O-R或 式中，Cell為纖維素，R是C1～C20的烷基或苯基及其衍生物。
3.根據權利要求2所述的材料，其特征在于，R是C1～C20的烷基中部分亞甲基具有氟、氯、硝基或氰基取代基。
4.根據權利要求1～3任一項所述材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)纖維素衍生物的制備將纖維素溶于有機溶劑中，升溫至回流，加入改性反應試劑苯基異腈酸酯或取代苯基異腈酸酯及其混合物，回流反應，采用常規的方法從反應產物中收集改性纖維素；(2)組合物的制備將步驟(1)的纖維素衍生物與可聚合單體及光敏引發劑，溶于溶劑中，減壓抽去溶劑獲得膠狀物，將膠狀物涂布于基材膜上，通過0.5～5.0T的磁場，而后用紫外燈輻射固化，即獲得涂敷有本發明組合物的透明膜；光敏引發劑包括異丁基苯偶姻醚，2，4，6-三甲基苯甲酰二苯氧化膦，1-羥基環己基苯甲酮，2，2-二甲基-2-苯基乙酰苯，光敏引發劑的加入量以纖維素衍生物和單體的總量計為0.05～0.5％。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，回流反應20～60hr。
6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述及的纖維素包括水解纖維素微晶或天然纖維素微晶中的一種。
7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述及的溶劑包括吡啶、呋喃、二甲基亞砜中的一種或其混合物。
8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述及的溶劑包括吡啶、呋喃、二甲基亞砜中的一種或其混合物。
9.根據權利要求4～8任一所述的制備方法，其特征在于，磁場強度為0.5～5.0T。
全文摘要
本發明公開了一種光角變色材料及其制備方法。所述的材料為一種組合物，該組合物的組分和含量包括纖維素衍生物20～60wt％，可聚合單體40～80wt％。將纖維素衍生物與可聚合單體及光敏引發劑，溶于溶劑中，室溫下攪拌均勻，減壓抽去溶劑獲得膠狀物，將膠狀物涂布于基材膜上，室溫下通過0.5～5.0T的磁場，而后用紫外燈輻射固化，即獲得由本發明的組合物形成的透明膜，此薄膜具有光角變色性能。由上述組合物涂布于基材上固化制成的透明薄膜，具有選擇性反射一定波長光的性能，并隨視角的變化而變化，從而達到光角變色效應，可廣泛用作防偽材料，裝飾材料。
文檔編號C09D151/00GK1408801SQ0213697
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月13日 優先權日2002年9月13日
發明者徐良衡, 林海霞, 宋立君, 董蘭新, 趙俊 申請人:上海復旦天臣感光材料有限公司