【溫變油(you)墨(mo)】溫變油(you)墨(mo)原理(li) 溫變油(you)墨(mo)種類有哪些

熱(re)致變(bian)色油(you)(you)墨(mo)又稱溫(wen)變(bian)油(you)(you)墨(mo)、示溫(wen)油(you)(you)墨(mo)、熱(re)敏油(you)(you)墨(mo)。它可以隨環境溫(wen)度的變(bian)化(hua)而迅速改變(bian)顏色，從(cong)而使被著(zhu)色物(wu)體具有(you)動態變(bian)化(hua)的色彩效果。

熱敏(min)（溫(wen)變(bian)(bian)）油墨的變(bian)(bian)色原理：熱敏(min)（溫(wen)變(bian)(bian)）油墨是(shi)指在溫(wen)度變(bian)(bian)化（升溫(wen)或降(jiang)溫(wen)）時，所印刷的圖(tu)文信息能夠根據不(bu)同的溫(wen)度而表(biao)現出(chu)不(bu)同顏(yan)色效果的油墨。

熱敏油(you)墨的主要組(zu)分是變(bian)色(se)(se)顏料(liao)、填料(liao)和(he)連結(jie)料(liao)。其變(bian)色(se)(se)功能主要取決于變(bian)色(se)(se)顏料(liao)，顏料(liao)加(jia)熱前后(hou)出現的顏色(se)(se)變(bian)化截然不同，并以(yi)此作為判(pan)斷票證真偽(wei)的依據(ju)。

眾(zhong)所周(zhou)知，顏料受熱發(fa)生顏色變化的(de)品(pin)種不勝枚舉(ju)，但作為(wei)熱敏油墨的(de)顏料必(bi)須具備下列(lie)條(tiao)件：

1 ）對(dui)熱(re)作用(yong)要敏感，在常溫(wen)下有固定明顯(xian)的(de)顏色(se)，且達到預定溫(wen)度時(shi)變(bian)色(se)迅速；

2 ）有明顯的變色(se)界限(xian)，即變色(se)溫度區間要窄，變色(se)前后色(se)差 要大；

3 ）受外(wai)界環境影響要小，在光照、潮濕氣候(hou)條件下(xia)性能(neng)穩定，不分解、不退(tui)色；

4）印(yin)刷性能好，如顏色(se)、著色(se)力、迅速(su)干燥能力、遮蓋力、耐光(guang)、耐熱(re)、耐酸、耐堿、不滲印(yin)等；

5）檢驗方便，對于熱致變色防偽標識，檢驗時需要(yao)熱源(yuan)，常見(jian)的(de)有(you)打火機、火柴(chai)、手溫(wen)、摩擦等， 因(yin)而變色溫(wen)度要(yao)選擇合適(shi)。

熱敏性油墨的兩個有代表性的例子是液晶和白染料性熱敏油墨。熱敏性油墨比較常用的是液晶型的，目前液晶被應用在很多產品上，包括魚缸里的溫度計、壓力測試計、體溫計。但是液晶型的油墨生產很(hen)難控制(zhi)(zhi)，而且(qie)還要(yao)求很(hen)高的專(zhuan)業(ye)操手(shou)。我們來看(kan)一(yi)(yi)(yi)(yi)下(xia)另外(wai)一(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)熱(re)(re)敏(min)(min)性(xing)(xing)(xing)油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)—白(bai)(bai)(bai)染(ran)料性(xing)(xing)(xing)熱(re)(re)敏(min)(min)油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)。白(bai)(bai)(bai)染(ran)料性(xing)(xing)(xing)熱(re)(re)敏(min)(min)油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)由(you)于(yu)改變油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)顏色(se)(se)(se)的方(fang)式很(hen)獨特(te)，它們的應(ying)用(yong)也(ye)很(hen)廣泛，其中有(you)安(an)全印(yin)刷，新(xin)(xin)型圖文標(biao)(biao)簽、產品商標(biao)(biao)、專(zhuan)用(yong)廣告以(yi)及紡織品。另外(wai)它還有(you)很(hen)多別的用(yong)途，例如(ru)(ru)用(yong)在(zai)一(yi)(yi)(yi)(yi)些特(te)殊功能(neng)印(yin)刷上(shang)。當(dang)糖漿被加(jia)熱(re)(re)到(dao)(dao)一(yi)(yi)(yi)(yi)定溫度(du)時，糖漿的標(biao)(biao)簽就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)會有(you)特(te)殊的變化(hua)。白(bai)(bai)(bai)染(ran)料性(xing)(xing)(xing)熱(re)(re)敏(min)(min)油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)在(zai)正(zheng)常(chang)溫度(du)下(xia)，它顯現的是一(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)顏色(se)(se)(se)，當(dang)被加(jia)熱(re)(re)以(yi)后，它就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)會變成(cheng)無(wu)色(se)(se)(se)。3~6 ℃改變就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)會產生一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)顏色(se)(se)(se)變化(hua)，這(zhe)(zhe)樣(yang)白(bai)(bai)(bai)染(ran)料就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)適合了一(yi)(yi)(yi)(yi)些新(xin)(xin)的項(xiang)目(mu)以(yi)及不要(yao)求顯示精確溫度(du)變化(hua)數據(ju)的產品。正(zheng)是由(you)于(yu)這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)原因，液(ye)晶熱(re)(re)敏(min)(min)性(xing)(xing)(xing)油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)而不是白(bai)(bai)(bai)染(ran)料性(xing)(xing)(xing)油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)被應(ying)用(yong)在(zai)溫度(du)計生產中。一(yi)(yi)(yi)(yi)些產品用(yong)白(bai)(bai)(bai)染(ran)料熱(re)(re)敏(min)(min)性(xing)(xing)(xing)油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)印(yin)刷會從一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)顏色(se)(se)(se)變到(dao)(dao)另外(wai)一(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)顏色(se)(se)(se)，而不是從有(you)色(se)(se)(se)過(guo)渡到(dao)(dao)無(wu)色(se)(se)(se)，通(tong)常(chang)通(tong)過(guo)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)由(you)白(bai)(bai)(bai)染(ran)料性(xing)(xing)(xing)油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)和(he)不變色(se)(se)(se)的油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)組(zu)(zu)分組(zu)(zu)成(cheng)的油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)可以(yi)達到(dao)(dao)這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)要(yao)求。例如(ru)(ru)，油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)制(zhi)(zhi)造商通(tong)過(guo)把一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)藍(lan)色(se)(se)(se)白(bai)(bai)(bai)染(ran)料性(xing)(xing)(xing)油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)加(jia)入到(dao)(dao)黃色(se)(se)(se)油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)中就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)可以(yi)得到(dao)(dao)綠(lv)(lv)色(se)(se)(se)油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)。在(zai)正(zheng)常(chang)狀態下(xia)，印(yin)刷油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)的表層(ceng)是綠(lv)(lv)色(se)(se)(se)的，而當(dang)加(jia)熱(re)(re)時，它就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)變為黃色(se)(se)(se)了，白(bai)(bai)(bai)染(ran)料組(zu)(zu)分則變成(cheng)無(wu)色(se)(se)(se)了。白(bai)(bai)(bai)染(ran)料油(you)(you)(you)墨(mo)(mo)(mo)可以(yi)在(zai)不同溫度(du)范(fan)(fan)圍內(nei)改變顏色(se)(se)(se)，從-25~66 ℃，而且(qie)它呈現顏色(se)(se)(se)的范(fan)(fan)圍也(ye)很(hen)廣泛。

從(cong)熱(re)力學角度(du)，可(ke)將熱(re)敏（溫變）油墨分為不可(ke)逆(ni)和可(ke)逆(ni)2 類。

1 . 1 不可逆熱敏（溫變）油墨的變色原理

不(bu)可逆熱(re)(re)(re)(re)(re)敏(min)(min)（溫變(bian)(bian)(bian)）油(you)(you)墨（irreversible thermosensitiveink）是指材料(liao)加熱(re)(re)(re)(re)(re)至一定(ding)溫度(du)，印(yin)(yin)刷的(de)(de)(de)圖文(wen)顏色(se)發生變(bian)(bian)(bian)化(hua)，冷卻(que)后不(bu)能(neng)恢(hui)復(fu)到(dao)原色(se)的(de)(de)(de)油(you)(you)墨。不(bu)可逆熱(re)(re)(re)(re)(re)敏(min)(min)變(bian)(bian)(bian)色(se)顏料(liao)種類(lei)繁多，常用(yong)的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)鎘、鍶、鈷、鉛、鎳、鉻、鋅、鐵、鎂、鋇(bei)、鉬、錳等的(de)(de)(de)硝酸鹽(yan)、硫酸鹽(yan)、磷酸鹽(yan)、氧(yang)化(hua)物(wu)、硫化(hua)物(wu)以及甲基紫、苯酚化(hua)合物(wu)等。其(qi)變(bian)(bian)(bian)色(se)原理(li)主要(yao)(yao)(yao)有(you)(you)(you)：熱(re)(re)(re)(re)(re)分(fen)解(jie)、氧(yang)化(hua)、熱(re)(re)(re)(re)(re)升華、固(gu)相反應(ying)、熔(rong)融(rong)反應(ying)等。這(zhe)些熱(re)(re)(re)(re)(re)敏(min)(min)材料(liao)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)色(se)溫度(du)高(gao)，且大部分(fen)含有(you)(you)(you)重金(jin)屬元素(su)，不(bu)符合HJ/T 370—2007《環(huan)(huan)境標(biao)志產品技術(shu)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)膠印(yin)(yin)油(you)(you)墨》與HJ/T371 —2007《環(huan)(huan)境標(biao)志產品技術(shu)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)凹印(yin)(yin)油(you)(you)墨和柔印(yin)(yin)油(you)(you)墨》的(de)(de)(de)環(huan)(huan)保標(biao)準，因此，不(bu)適合作熱(re)(re)(re)(re)(re)敏(min)(min)（溫變(bian)(bian)(bian)）油(you)(you)墨的(de)(de)(de)顏料(liao)。能(neng)用(yong)于熱(re)(re)(re)(re)(re)敏(min)(min)（溫變(bian)(bian)(bian)）油(you)(you)墨的(de)(de)(de)顏料(liao)主要(yao)(yao)(yao)是銨鹽(yan)、碳酸鹽(yan)、草酸鹽(yan)及含有(you)(you)(you)易揮發的(de)(de)(de)小分(fen)子配(pei)體（NH3，CO 和O2）的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)色(se)金(jin)屬配(pei)合物(wu)或可脫結(jie)晶水的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)敏(min)(min)無機材料(liao)，其(qi)熱(re)(re)(re)(re)(re)分(fen)解(jie)會生成新(xin)的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)色(se)物(wu)質，導致(zhi)顏色(se)發生改變(bian)(bian)(bian)。

1 . 2 可逆熱敏（溫變）油墨的變色原理

可(ke)(ke)逆(ni)熱(re)敏（溫變(bian)）油(you)墨（reversible thermosen-sitiveink）是指材(cai)料(liao)加熱(re)到某一溫度時，印刷的(de)圖文顏(yan)色發(fa)生明顯變(bian)化（產生新(xin)的(de)顏(yan)色），而當溫度降至原(yuan)始溫度時，又能恢(hui)復(fu)到原(yuan)來顏(yan)色的(de)油(you)墨。根據變(bian)色顏(yan) 料(liao)的(de)成分(fen)差異(yi)，可(ke)(ke)逆(ni)熱(re)敏（溫變(bian)）油(you)墨可(ke)(ke)分(fen)為無(wu)機可(ke)(ke)逆(ni)、有(you)機可(ke)(ke)逆(ni)與液晶(jing)可(ke)(ke)逆(ni)3 種(zhong)。

1.2.1 無機可逆熱敏油墨的變色原理

早期無機可逆熱(re)敏變(bian)(bian)(bian)色材料多(duo)選用金屬和(he)金屬鹵化(hua)(hua)物(wu)(wu)（如(ru)Ag，Cu，Zn 及HgI，Pb2HgI4，Ti2HgI4等）、金屬氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)的多(duo)晶體(ti)（如(ru)Fe2O3，PbO，HgO，VO2 等）。適用于(yu)作(zuo)低溫(wen)可逆熱(re)敏變(bian)(bian)(bian)色顏料的主要(yao)(yao)有銀、汞、銅(tong)的碘化(hua)(hua)物(wu)(wu)、鉻合物(wu)(wu)及復鹽類等。引(yin)起無機可逆熱(re)敏材料變(bian)(bian)(bian)色的原因主要(yao)(yao)有：晶型轉變(bian)(bian)(bian)，如(ru)在(zai)(zai)溫(wen)度達(da)344 K時(shi)，紅色CuHgI4 四方晶系變(bian)(bian)(bian)為(wei)黑色Cu2HgI4 立方晶系，即因晶型的改變(bian)(bian)(bian)而發生了顏色的變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)；得失(shi)結晶水，如(ru)在(zai)(zai)溫(wen)度達(da)314 K 時(shi)，紅色CoCl2·6H2O失(shi)水后變(bian)(bian)(bian)為(wei)天藍色的CoCl2，即是由于(yu)失(shi)水而導致的顏色變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)；配(pei)位體(ti)幾何(he)構型變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)，如(ru)在(zai)(zai)溫(wen)度達(da)316 K時(shi)，【（C2H5）2NH2】2CuCl4的顏色在(zai)(zai)綠(lv)色和(he)黃色之間可逆變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)，這主要(yao)(yao)是由于(yu)結構或配(pei)位數的變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)而引(yin)起的。

1.2.2 有機可逆熱敏油墨的變色原理

有機可逆(ni)熱(re)(re)(re)敏(min)變(bian)色(se)(se)顏料(liao)(liao)按組分可分為(wei)2 類(lei)(lei)：一類(lei)(lei)是由一種化(hua)合物受(shou)熱(re)(re)(re)后發生(sheng)組分或結(jie)構改(gai)變(bian)而(er)導致變(bian)色(se)(se)，為(wei)單(dan)一組分變(bian)色(se)(se)材料(liao)(liao)，可直接作為(wei)熱(re)(re)(re)敏(min)變(bian)色(se)(se)顏料(liao)(liao)； 另一類(lei)(lei)為(wei)一些受(shou)熱(re)(re)(re)時本身并不變(bian)色(se)(se)的(de)(de)化(hua)合物，當它與其(qi)他合適的(de)(de)化(hua)合物混合后，發生(sheng)化(hua)學反應而(er)產生(sheng)熱(re)(re)(re)敏(min)變(bian)色(se)(se)現象，稱(cheng)為(wei)多(duo)組分復配變(bian)色(se)(se)顏料(liao)(liao)。有機可逆(ni)熱(re)(re)(re)敏(min)顏料(liao)(liao)的(de)(de)變(bian)色(se)(se)機理為(wei)：

1）電子轉移（得失）機理。

體(ti)系主要由(you)發(fa)色(se)(se)(se)劑(ji)(ji)(ji)、顯(xian)色(se)(se)(se)劑(ji)(ji)(ji)和溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)3 種成(cheng)分組成(cheng)。發(fa)色(se)(se)(se)劑(ji)(ji)(ji)是變(bian)(bian)(bian)色(se)(se)(se)材(cai)料(liao)中的(de)電(dian)子供體(ti)，向電(dian)子受(shou)體(ti)給出(chu)電(dian)子，是熱(re)敏(min)變(bian)(bian)(bian)色(se)(se)(se)色(se)(se)(se)基(ji)，決(jue)定(ding)(ding)復配(pei)物(wu)(wu)體(ti)系的(de)顏(yan)色(se)(se)(se)，其(qi)本身不(bu)能直接產(chan)(chan)生(sheng)熱(re)敏(min) 變(bian)(bian)(bian)色(se)(se)(se)現象(xiang)。常(chang)用(yong)的(de)發(fa)色(se)(se)(se)劑(ji)(ji)(ji)有(you)結晶紫內(nei)酯(zhi)、孔(kong)雀綠內(nei)酯(zhi)、甲基(ji)紅等(deng)(deng)。顯(xian)色(se)(se)(se)劑(ji)(ji)(ji)是變(bian)(bian)(bian)色(se)(se)(se)材(cai)料(liao)中的(de)電(dian)子受(shou)體(ti)，是引(yin)起熱(re)敏(min)變(bian)(bian)(bian)色(se)(se)(se)的(de)有(you)機化(hua)合(he)物(wu)(wu)，是能否使材(cai)料(liao)變(bian)(bian)(bian)色(se)(se)(se)及(ji)(ji)顏(yan)色(se)(se)(se)變(bian)(bian)(bian)化(hua)深淺的(de)決(jue)定(ding)(ding)因素(su)，它接受(shou)發(fa)色(se)(se)(se)劑(ji)(ji)(ji)提(ti)供的(de)電(dian) 子而產(chan)(chan)生(sheng)顏(yan)色(se)(se)(se)變(bian)(bian)(bian)化(hua)反應。常(chang)用(yong)的(de)顯(xian)色(se)(se)(se)劑(ji)(ji)(ji)有(you)：酚羥(qian)(qian)基(ji)化(hua)合(he)物(wu)(wu)及(ji)(ji)其(qi)衍(yan)(yan)生(sheng)物(wu)(wu)，如(ru)雙酚A、月桂醇(chun)(chun)酸(suan)酯(zhi)、8- 羥(qian)(qian)基(ji)喹啉、對羥(qian)(qian)基(ji)苯甲酸(suan)芐(xia)酯(zhi)、4- 羥(qian)(qian)基(ji)香豆素(su)、α- 萘酚、β-萘酚等(deng)(deng)；羧基(ji)化(hua)合(he)物(wu)(wu)及(ji)(ji)其(qi)衍(yan)(yan)生(sheng)物(wu)(wu)，如(ru)硬脂酸(suan)、 己(ji)酸(suan)、對苯二甲酸(suan)、辛酸(suan)等(deng)(deng)。溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)決(jue)定(ding)(ding)著熱(re)敏(min)材(cai)料(liao)的(de)變(bian)(bian)(bian)色(se)(se)(se)溫度，一般通過改(gai)變(bian)(bian)(bian)所用(yong)溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)來改(gai)變(bian)(bian)(bian)熱(re)敏(min)變(bian)(bian)(bian)色(se)(se)(se)溫度。常(chang)用(yong)的(de)溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)為醇(chun)(chun)類溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)，如(ru)正(zheng)十二醇(chun)(chun)、正(zheng)十四醇(chun)(chun)、正(zheng)十六(liu)醇(chun)(chun)、正(zheng)十八醇(chun)(chun)等(deng)(deng)，醇(chun)(chun)類溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)具有(you)熔點較(jiao)(jiao)低(di)、價格便宜、性(xing)能穩定(ding)(ding)等(deng)(deng)優點。相較(jiao)(jiao)而言(yan)，以上4 種醇(chun)(chun)類溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)中，正(zheng)十六(liu)醇(chun)(chun)性(xing)能最優。

2）pH 值變化機理。

此體系的(de)發色劑主(zhu)要是酸堿(jian)指示劑，如酚酞、酚紅等。顯(xian)色劑為使(shi)pH 值發生變(bian)化的(de)羧酸類(lei)(lei)及胺類(lei)(lei)的(de)熔融性化合物。化合物隨著溫度(du)變(bian)化而熔化或凝固時，由(you)于介質的(de)酸堿(jian)變(bian)化或受熱引(yin)起分(fen)子結構(gou)變(bian)化，從(cong)而引(yin)起顏色的(de)可逆變(bian)化。

3）分子結構變化機理。

當溫度變(bian)(bian)(bian)(bian)化時，體(ti)系由閉環(huan)變(bian)(bian)(bian)(bian)成(cheng)開環(huan)和(he)分(fen)子(zi)結構(gou)(gou)異(yi)構(gou)(gou)（順反異(yi)構(gou)(gou)、互變(bian)(bian)(bian)(bian)異(yi)構(gou)(gou)、構(gou)(gou)象異(yi)構(gou)(gou)），引起顏色(se)發生(sheng)變(bian)(bian)(bian)(bian)化。體(ti)系分(fen)子(zi)中含有多個雜(za)環(huan)和(he)芳環(huan)結構(gou)(gou)的螺(luo)(luo)環(huan)化合物，如螺(luo)(luo)吡喃類(lei)(lei)、螺(luo)(luo)嗪類(lei)(lei)衍生(sheng)物，俘精(jing)酸酐類(lei)(lei)、二芳雜(za)環(huan)基乙烯類(lei)(lei)、吲(yin)哚啉(lin)唑(zuo)烷類(lei)(lei)衍生(sheng)物偶氮類(lei)(lei)、席夫堿類(lei)(lei)和(he)色(se)酮類(lei)(lei)化合物等。這些化合物性(xing)能(neng)穩定，耐熱性(xing)能(neng)好，變(bian)(bian)(bian)(bian)色(se)明顯，變(bian)(bian)(bian)(bian)色(se)溫度較低。

1.2.3 液晶可逆熱敏油墨的變色原理

液晶可分為近晶液晶、向列液晶和膽甾液晶3類。熱敏變色液晶主要是膽甾醇及其衍生物，因此，熱敏變色液晶通常是指膽甾液晶，它主要依靠溫度使其變色，其分子呈扁平狀，排列成層，層內分子相互平行，分子長軸平行于層面。多層分子逐漸扭轉成螺旋線，并沿著層的法線方向排列成螺旋狀結構，其周期性的層間距稱為螺距，螺距起衍射光柵的作用。螺旋結構還能選擇性地反射光的偏振組分，給出彩虹圖像。隨著溫度升高，螺距逐漸變小，散射光波長向短波移動，顏色相應從紅色變為紫色，當溫度降低時，顏色又從紫色變為紅色，這就是膽甾液晶的熱變色機理。

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