阅读说明：本技术 一种水致显色材料及其制备方法 (Water-induced color development material and preparation method thereof ) 是由 李明璐 韩辉 刘洋 闫亚楠 宋胜梅 董川 双少敏 于 2019-08-13 设计创作，主要内容包括：一种水致显色材料及其制备方法及其应用,属于水致显色技术领域,可解决因书写材料的使用而造成的环境污染的问题,包括如下组分：垫板和垫板表面的水显材料,所述水显材料包括基体材料、聚乙二醇、染料和显色剂的N,N-二甲基甲酰胺混合溶液,所述染料和显色剂的N,N-二甲基甲酰胺混合溶液中,染料的质量百分数为0.1-4%,显色剂的质量百分数为2-18%,N,N-二甲基甲酰胺的质量百分数为80-95%。本发明制备的材料绿色环保,适合多次使用。(A water-induced color development material and a preparation method and application thereof belong to the technical field of water-induced color development, can solve the problem of environmental pollution caused by the use of writing materials, and comprises the following components: the water display material comprises a base material, polyethylene glycol, a dye and an N, N-dimethylformamide mixed solution of a color developing agent, wherein in the N, N-dimethylformamide mixed solution of the dye and the color developing agent, the mass percent of the dye is 0.1-4%, the mass percent of the color developing agent is 2-18%, and the mass percent of the N, N-dimethylformamide is 80-95%. The material prepared by the invention is green and environment-friendly, and is suitable for multiple use.)

一种水致显色材料及其制备方法

技术领域

本发明属于水致显色技术领域，具体涉及一种水致显色材料及其制备方法。

背景技术

随着人口的增加和经济的发展，对资源总量的需求越来越多，对环境保护的难度越来越大，必须切实节约资源和保护环境。而传统的书写或涂鸦材料一般都是一次性的，使用完之后就被当成垃圾处理，这往往会造成资源的巨大浪费和严重的环境污染。因此，开发一种可重复使用的材料尤为重要。

发明内容

本发明针对现因书写材料的使用而造成的环境污染的问题，提供一种水致显色材料及其制备方法，该材料绿色环保，适合多次使用。

本发明采用如下技术方案：

一种水致显色材料，包括如下组分：垫板和垫板表面的水显材料，所述水显材料包括基体材料、聚乙二醇、染料和显色剂的N,N-二甲基甲酰胺混合溶液，所述染料和显色剂的N,N-二甲基甲酰胺混合溶液中，染料的质量百分数为0.1-4%，显色剂的质量百分数为2-18%，N,N-二甲基甲酰胺的质量百分数为80-95%。

所述基体材料为中性的滤纸。

所述染料包括3,3-双(N-辛基-2-甲基吲哚)邻苯二甲内酯（红色）、3-二乙氨基-6,8-二甲基荧烷（橙色）、N,N-二甲基-4-(2-(2-(辛基氧基)苯基)-6-苯基吡啶-4-基)苯胺（黄色）、3-二乙氨基-7-（二苯甲氨基）荧烷（绿色）、3’-二乙胺基-6’-二苯氨基荧烷（蓝色）、3,3-双（N-辛基-2-甲基吲哚）邻苯二甲内酯荧烷（紫色）和3-（N-乙基-4-甲苯胺基）-6-甲基-7-苯胺基荧烷（黑色）中的任意一种。

所述显色剂包括对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、对甲氧基苯酚、对乙氧基苯酚、对丁氧基苯酚、对甲酸酯苯酚、对乙酸酯苯酚、对丙酸酯苯酚、对丁酸酯苯酚、苯甲酸、对硝基苯甲酸、对甲氧基苯甲酸、对羟基苯甲醚、对甲基苯酚、对乙基苯酚和1-萘酚中的任意一种。

一种水致显色材料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，将染料和显色剂加入N,N-二甲基甲酰胺中，室温下搅拌混合均匀，得到染料和显色剂的混合溶液；

第二步，在基体材料上涂覆一层聚乙二醇水溶液作为保护层，然后再涂覆染料和显色剂的混合溶液作为显色层，得到水致显色材料。

一种水致显色材料的应用，包括如下步骤：在所述水致显色材料表面刷一层聚乙二醇水溶液，然后贴上一层滤纸，烘干后，可多次使用。

本发明的原理如下：具有螺环的染料和显色剂分别与水形成氢键或在水的作用下显色剂释放出H⁺，导致染料开环，进而发生具有明显的颜色变化。显色层遇水后会实现显色。当失去水后，颜色会恢复到起始的颜色。

本发明的有益效果如下：

本发明的显色层遇水后会实现显色。当失去水后，颜色会恢复到起始的颜色。不仅解决了传统书写材料不能重复使用的问题，而且有益于环境保护，水致显色材料，颜色多样，显色效果明显，适合儿童涂鸦，开发其智力。

具体实施方式

实施例1

一种红色水致显色材料配方：3,3-双(N-辛基-2-甲基吲哚)邻苯二甲内酯0.009 g，对苯二酚0.13 g，N,N-二甲基甲酰胺溶液2 mL。

制备工艺：（1）将0.009 g 3,3-双(N-辛基-2-甲基吲哚)邻苯二甲内酯和0.13 g对苯二酚加入到2 mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，在室温下搅拌使其混合均匀，得到染料和显色剂的微黄色混合溶液。（2）在滤纸上涂覆一层10wt%聚乙二醇水溶液作为保护层。然后涂覆染料和显色剂的混合溶液作为显色层，显色层遇水后显红色。当失去水后，颜色会恢复到起始的颜色。在固体基质材料表面刷一层聚乙二醇水溶液，然后将滤纸粘贴到固体材料片上，烘干后，可供儿童多次涂鸦。

实施例2

一种橙色水致显色材料配方：3-二乙氨基-6,8-二甲基荧烷0.004 g，苯甲酸0.09 g，N,N-二甲基甲酰胺溶液1 mL。

制备工艺：（1）将0.004 g 3-二乙氨基-6,8-二甲基荧烷和0.09 g苯甲酸加入到1mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，在室温下搅拌使其混合均匀，得到染料和显色剂的无色混合溶液。（2）在滤纸上涂覆一层10wt%聚乙二醇水溶液作为保护层。然后涂覆染料和显色剂的混合溶液作为显色层，显色层遇水后显橙色。当失去水后，颜色会恢复到起始的颜色。在固体基质材料表面刷一层聚乙二醇水溶液，然后将滤纸粘贴到固体材料片上，烘干后，可供儿童多次涂鸦。

实施例3

一种黄色的水致显色材料配方：N,N-二甲基-4-(2-(2-(辛基氧基)苯基)-6-苯基吡啶-4-基)苯胺0.005 g，苯甲酸0.11 g，N,N-二甲基甲酰胺溶液1 mL。

制备工艺：（1）将0.005 g N,N-二甲基-4-(2-(2-(辛基氧基)苯基)-6-苯基吡啶-4-基)苯胺和0.11 g苯甲酸加入到1 mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，在室温下搅拌使其混合均匀，得到染料和显色剂的淡黄色混合溶液。（2）在滤纸上涂覆一层10wt%聚乙二醇水溶液作为保护层。然后涂覆染料和显色剂的混合溶液作为显色层，显色层遇水后显黄色。当失去水后，颜色会恢复到起始的颜色。在固体基质材料表面刷一层聚乙二醇水溶液，然后将滤纸粘贴到固体材料片上，烘干后，可供儿童多次涂鸦。

实施例4

一种绿色的水致显色材料的配方：3-二乙氨基-7-（二苯甲氨基）荧烷0.007 g，对丁酸酯苯酚0.11 g，N,N-二甲基甲酰胺溶液1 mL。

制备工艺：（1）将0.007 g 3-二乙氨基-7-（二苯甲氨基）荧烷和0.11 g对丁酸酯苯酚加入到1 mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，在室温下搅拌使其混合均匀，得到染料和显色剂的无色混合溶液。（2）在滤纸上涂覆一层10wt%聚乙二醇水溶液作为保护层。然后涂覆染料和显色剂的混合溶液作为显色层，显色层遇水后显绿色。当失去水后，颜色会恢复到起始的颜色。在固体基质材料表面刷一层聚乙二醇水溶液，然后将滤纸粘贴到固体材料片上，烘干后，可供儿童多次涂鸦。

实施例5

一种蓝色的水致显色材料配方：3’-二乙胺基-6’-二苯氨基荧烷0.003 g，对苯二酚0.10 g，N,N-二甲基甲酰胺溶液1 mL。

制备工艺：（1）将0.003 g 3’-二乙胺基-6’-二苯氨基荧烷和0.10 g对苯二酚加入到1 mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，在室温下搅拌使其混合均匀，得到染料和显色剂的淡黄色混合溶液。（2）在滤纸上涂覆一层10wt%聚乙二醇水溶液作为保护层。然后涂覆染料和显色剂的混合溶液作为显色层，显色层遇水后显蓝色。当失去水后，颜色会恢复到起始的颜色。在固体基质材料表面刷一层聚乙二醇水溶液，然后将滤纸粘贴到固体材料片上，烘干后，可供儿童多次涂鸦。

实施例6

一种紫色的水致显色材料配方：3, 3-双（N-辛基-2-甲基吲哚）邻苯二甲内酯荧烷0.004 g，对苯二酚0.09 g，N,N-二甲基甲酰胺溶液1 mL。

材料制备工艺：（1）将0.004 g3, 3-双（N-辛基-2-甲基吲哚）邻苯二甲内酯荧烷和0.09 g对苯二酚加入到1 mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，在室温下搅拌使其混合均匀，得到染料和显色剂的淡粉色混合溶液。（2）在滤纸上涂覆一层10wt%聚乙二醇水溶液作为保护层。然后涂覆染料和显色剂的混合溶液作为显色层，显色层遇水后显紫色。当失去水后，颜色会恢复到起始的颜色。在固体基质材料表面刷一层聚乙二醇水溶液，然后将滤纸粘贴到固体材料片上，烘干后，可供儿童多次涂鸦。

实施例7

一种黑色的水致显色材料配方：3-（N-乙基-4-甲苯胺基）-6-甲基-7-苯胺基荧烷0.006g，苯甲酸0.085 g，N,N-二甲基甲酰胺溶液1mL。

制备工艺：（1）将0.006 g 3-（N-乙基-4-甲苯胺基）-6-甲基-7-苯胺基荧烷和0.085 g苯甲酸加入到1mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，在室温下搅拌使其混合均匀，得到染料和显色剂的淡黄色混合溶液。（2）在滤纸上涂覆一层10wt%聚乙二醇水溶液作为保护层。然后涂覆染料和显色剂的混合溶液作为显色层，显色层遇水后显黑色。当失去水后，颜色会恢复到起始的颜色。在固体基质材料表面刷一层聚乙二醇水溶液，然后将滤纸粘贴到固体材料片上，烘干后，可供儿童多次涂鸦。