Termochromní pigmenty na bázi molekulárních komplexů

01. 06. 2012

Související obrázky

Obr. 1Obr. 2Obr.3Obr. 4

Změna barevnosti vlivem teploty je jednou z metod přidání funkčnosti buď do tiskové barvy, nebo polymeru. Barvové změny vlivem teploty je možné dosáhnout vícero způsoby, např. pomocí tekutých krystalů. Mnohem levnější a vícestranně využitelné jsou pigmenty na bázi molekulárních komplexů s přenosem náboje.

Základním principem těchto termochromních pigmentů je třísložková směs vhodného barviva, vývojky a rozpouštědla.

Jako barviva se používají takzvané leuko barviva, a můžou být ze skupiny spiropyranů, fluoarnů a spirolaktonů. Příkladem může být CVL (Crystal Violet Lactone), který je bezbarvý v základní laktonové formě. Otevřením kruhu se změní absorpční spektrum molekuly a barvivo přechází do své barevné formy (viz Obr. 2). Toto otevření kruhu má za následek zvýšená polarita prostředí, způsobená přítomností vývojky. Vývojkou jsou fenoly, které mají různý počet OH skupin na jedné straně a na druhé straně mají různě dlouhý hydrokarbonový řetězec nebo polární skupinu. Příkladem můžou být lauryl galát, bisfenol A a další. Jako rozpouštědlo se používají hydrofobní látky s relativně nízkým bodem tání a slouží jako prostředí, ve kterém barvivo a vývojka interagují. Z chemického hlediska se jedná o alkoholy, estery, amidy a karboxylové kyseliny s dlouhým alifatickým řetězcem.

Zahřátím této třísložkové směsi dochází k tání rozpouštědla. Prostředí se stává relativně nepolární a barvivo uzavírá kruh, čímž přechází do svého bezbarvého stavu. Během chlazení se barvivo a vývojka separují z rozpouštědla. Na barvivo působí polárnější prostředí (vytváří se komplex barvivo-vývojka) a barvivo otevřením kruhu přechází do barevného stavu. Teplota tání rozpouštědla je hlavním faktorem, který určuje teplotu (tzv. aktivační teplota), při které dochází ke změně barevnosti. Protože interakce barvivo-vývojka a vývojka-rozpouštědlo jsou vzájemně v konkurenci, volba vhodných chemikálií je klíčová pro správné fungování termochromního pigmentu.

Změna barevnosti je reverzibilní. Není ovšem skoková a její závislost na teplotě má sigmodiální charakter. Také se projevuje hystereze barevné změny, tedy barevná změna při ochlazování neprobíhá naprosto stejně, ale její teplotní závislost je posunuta (viz Obr. 3).

Ve videu jsou kromě schématu zobrazeny dva systémy:

Vlevo

Barvivo: 6'-(Diethylamino)-1',2'-benzofluoran

Vývojka: Bisfenol A

Rozpouštědlo: 1-oktadekanol (mp. 59 °C)

 

Vpravo

Barvivo: CVL (Crystal Violet Lactone)

Vývojka: Bisfenol A

Rozpouštědlo: butylstearát (mp. 27 °C)

 

Takový systém je enkapsulován v polymerní obálce na bázi melamin formaldehydových nebo epoxidových pryskyřic. Tím se získají pigmentové částice o velikosti několika mikrometrů (Obr.4), které jsou zabudovatelné do jiných polymerních materiálů

 

Na Katedře polygrafie a fotofyziky, Fakulty chemicko-technologické Univerzity Pardubice se obdobnými systémy zabýváme, a dle studia interakcí barviva-vývojky-rozpouštědla se snažíme cíleně optimalizovat barvovou odezvu v závislosti na teplotě.

Autor: Ondrej Panák - Univerzita Pardubice Přečteno: 5436×

Komentáře

  • 1. aleš sýkora Reagovat 14:42, 03. 06. 2012

    To by mne zajímalo, zda by se to dalo využít jako fasádní barva...:) V zimě by pohlcovala teplo, a v létě ho odrážela.

  • 2. Ondrej Panák Reagovat 09:46, 05. 06. 2012

    Obávám se, že jako fasádní barva by to nebylo použitelné. Tyto termochromní pigmenty nemají velice dobrou světlostálost. I když v jednom odborném článku je zmínka o využití v betonu (ale podrobnosti si teď nevybavím). Látky obdobné rozpouštědlům, které jsou využívané jako prostředí interakce barviva a vývojky, se ale využívají jako PCM (Phase Change Material) opět enkapsulované a nanášené např na textilie.

  • 3. aleš sýkora Reagovat 20:58, 08. 06. 2012

    Myslím, vzhledem k tomu jak se toto odvětví rozvíjí, je to jen otázka času. Nejsem odborník, jen pouhý nadšenec, ale v tomto mám vcelku ve vědcích důvěru. Samozřejmě je otázka, zda by se případně našel někdo, kdo by byl ochoten to takovým způsobem využít. Každopádně následky by byly revoluční a to například v dopravě. Popis cesty " je to ten modrý barák na konci ulice" by se stal trapným voux pais, v případě náhlé změny teploty...:)

  • 4. tohle bude efektivnější Reagovat 09:58, 26. 09. 2012

    http://www.eckart.net/products/aluminium-pigments/powder/ireflex.html

  • 5. Šárka Šárka Reagovat 10:45, 09. 09. 2016

    Zajímalo by mě, jako obdivovatele chameleonní měnivosti, zda lze sehnat, a v možném případě kde, bych si mohla koupit tento materiál pro výrobu šperků. Například naušnice by mi měnilky barvu v závislosti na teplotě uší, prstýnky a podobně, úžasná záležitost. Je to možné?

  • 6. zuzana Matoušová Reagovat 14:54, 21. 12. 2016

    Dobrý den, jsme ofsetová tiskárna a záakzníci ze zahraničí poptávají tuto termochromní barvu - tisk na papír... víte o někom kdo v ČR tímto umí tisknout? děkuji za odpověď zuzana.matousova@graspo.com

  • 7. Doc.Ing. Martina Viková , PhD Reagovat 09:16, 30. 05. 2017

    Reaguje na [5]: Určitě dalo - u nás fakultě se těmito věcmi zabýváme a aplikujeme tato funkční barviva na textil i šperky (sklo) ve formě fotochromích pigmentů reagujících na UV záření a termochromních pigmentů reagujících na změnu teploty.....

  • 8. Doc.Ing. Martina Viková , PhD Reagovat 09:17, 30. 05. 2017

    Reaguje na [5]: Určitě dalo - u nás fakultě se těmito věcmi zabýváme a aplikujeme tato funkční barviva na textil i šperky (sklo) ve formě fotochromích pigmentů reagujících na UV záření a termochromních pigmentů reagujících na změnu teploty.....

Vložit komentář




Položky označené hvězdičkou (*) jsou povinné

Pomůžeme vyřešit váš problém

Volejte, pište, vyhledávejte! tel.: 541 149 301, info@chempoint.cz Skype: chempoint.cz

Uživatelské odkazy a odkazy o projektu

O projektu Aktuality Kontakt Cíle projektu Jak publikovat Přihlášení Registrace