一种感温变色杯的制备方法

1.本发明属于感温变色材料领域，具体涉及一种感温变色杯的制备方法。


背景技术：

2.随着我国科学技术的发展，感温杯是一种随着温度变化而产生相应的颜色变化的智能杯，能够进行智能的感知、判断等工作，便于消费者对温度的感知，饮用适温舒适的水，因此，温度可视化的杯子行业发展态势良好，方便人们生活。
3.感温变色杯是依赖杯体上的感温变色材料实现温度的可视化，感温变色材料包括重金属复盐络合物、液晶型可逆感温变色物质、感温变色微胶囊等。其中，感温变色微胶囊是由电子转移型有机化合物体系制备的,电子转移型有机化合物是一类具有特殊化学结构的有机发色体系，在特定温度下因电子转移使该有机物的分子结构发生变化，从而实现颜色转变，其变色活性成分被封装在透明保护外壳内部，使变色活性成分保持稳定、免受化学侵蚀，这是其他感温变色材料所不具备的优势。但现有感温变色杯主要用来区别水温的冷热以方便饮水，并不能明确划定具体温度范围，例如，以氯化钴为感温变色材料的水杯，当杯中盛温水时，透过玻璃外壳可以看到红色的氯化钴涂层，但杯中盛热水时，氯化钴涂层变蓝色，由此可以观察并确定水的冷热程度，但是，对于氯化钴涂层变蓝的温度，不得而知。因此，现有感温变色杯并不能适用于需要明确具体水温范围的情形,例如，对于有温度要求的中药及一些茶水、饮料的冲泡，都有各自最佳的服用、冲泡温度范围以此达到最佳的作用。此外，现有感温变色杯普遍存在感温变色材料与杯体粘合度不高的问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有感温杯无法及时显示出杯中水温具体范围的问题，本发明提供一种感温变色杯的制备方法，该感温杯所采用的方法是将感温变色微胶囊应用于水杯上，并设置温度刻度，使不同的温度对应不同的颜色变化。
5.针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种感温变色杯及其制备方法。
6.本发明的技术方案概述如下：
7.一种感温变色杯的制备方法，包括以下步骤：
8.s1：清洗无色透明水杯并进行干燥；
9.s2：将感温变色微胶囊与氨基硅烷偶联剂混合均匀后，再加入聚氨酯乳液中，磁力搅拌均匀，得感温变色涂料；
10.s3：用丙烯颜料在s1处理后水杯外壁描绘出装饰图案的轮廓，并在轮廓内填充感温变色涂料，形成具有装饰图案的水杯；
11.s4：在s3处理后水杯的装饰图案表面均匀涂覆防护涂料，55-65℃加热固化1-2h后，再于水杯下端设置显示颜色变化的温度刻度，以达到快速读取温度范围的目的。
12.优选的是，所述感温变色微胶囊平均粒径为2-4μm。
13.优选的是，所述感温变色微胶囊、氨基硅烷偶联剂和聚氨酯乳液的质量比为(0.7-0.8)：0.1：1。
14.优选的是，所述感温变色微胶囊、氨基硅烷偶联剂和聚氨酯乳液的质量比为0.75：0.1：1。
15.优选的是，所述氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷的一种或几种。
16.优选的是，所述装饰图案包括花、叶、云、月、波浪、熊、星星中的一种或多种。
17.优选的是，所述防护涂料由水性环氧树脂、有机硅树脂、氨基树脂、去离子水按2：0.8：0.2：5的质量比混合而成。
18.优选的是，所述温度刻度自下而上依次设置四个温标，并相应标记20℃、40℃、60℃、80℃温度值。
19.优选的是：
20.当水杯外壁温度在[20℃，40℃]范围时，第一个温标的颜色会由黑色变成红色；
[0021]
当水杯外壁温度在(40℃，60℃)范围时，第二个温标的颜色会由无色变成红色；
[0022]
当水杯外壁温度在[60℃，80℃]范围时，第三个温标由黄色变成无色；
[0023]
当水杯外壁温度＞80℃时，第四个温标颜色会由蓝色变成无色。
[0024]
本发明的有益效果：
[0025]
1、本发明将感温变色微胶囊应用于水杯上，颜色变化明显，变色前后颜色鲜艳，反应迅速，便于观察；其变色范围呈现一定范围梯度，便于日常生活使用，且是可逆变色材料，可循环使用，稳定性高，无毒无害，安全性高。
[0026]
2、本发明利用氨基硅烷偶联剂对感温变色微胶囊进行表面修饰，再加入聚氨酯乳液中，感温变色微胶囊表面的-nh2与聚氨酯乳液中-nco发生化学交联作用，进而将感温变色微胶囊微粒接枝到聚氨酯分子链上，提高感温变色微胶囊在乳液体系中的结构稳定性，应用于水杯上，使感温变色微胶囊被牢固封锁在涂膜结构中，进而提高其在水杯外壁的附着强度。
[0027]
3、本发明利用水性环氧树脂、有机硅树脂、氨基树脂复配防护涂料，并对水杯的装饰图案进行涂覆，提高丙烯颜料及感温变色涂膜的耐久性、耐候性、耐水性、耐污性、耐高温等性能；同时，水性环氧树脂、氨基树脂与感温变色涂膜表面的游离-nh2或-nco进一步作用，提高结合强度，使感温变色微胶囊牢固地结合在水杯外壁。
[0028]
4、本发明在水杯下端设置显示颜色变化的温度刻度表达，更便捷、快速的显示温度范围，实现温度的可视化。
附图说明
[0029]
图1为实施例1-3制出的感温变色杯产品示意图；
[0030]
图2为实施例2制出的感温变色杯在变色前、后的对比示意图；
[0031]
图3为实施例2制出的感温变色杯上的温度刻度随温度改变而发生的颜色变化对比示意图；
[0032]
图4为本发明感温变色杯的制备方法流程图。
具体实施方式
[0033]
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0034]
本发明提供一实施例的感温变色杯的制备方法，包括以下步骤：
[0035]
s1：清洗无色透明水杯并进行干燥；
[0036]
s2：将平均粒径为2-4μm的感温变色微胶囊与氨基硅烷偶联剂混合均匀后，再加入聚氨酯乳液中，磁力搅拌均匀，得感温变色涂料；所述感温变色微胶囊、氨基硅烷偶联剂和聚氨酯乳液的质量比为(0.7-0.8)：0.1：1；所述氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷的一种或几种；
[0037]
s3：用丙烯颜料在s1处理后水杯外壁描绘出装饰图案的轮廓，并在轮廓内填充感温变色涂料，形成具有装饰图案的水杯；所述装饰图案包括花、叶、云、月、波浪、熊、星星中的一种或多种；
[0038]
s4：在s3处理后水杯的装饰图案表面均匀涂覆防护涂料，55-65℃加热固化1-2h后，再于水杯下端设置显示颜色变化的温度刻度，以达到快速读取温度范围的目的；所述防护涂料由水性环氧树脂、有机硅树脂、氨基树脂、去离子水按2：0.8：0.2：5的质量比混合而成；
[0039]
所述温度刻度自下而上依次设置四个温标，并相应标记20℃、40℃、60℃、80℃温度值：
[0040]
当水杯外壁温度在[20℃，40℃]范围时，第一个温标的颜色会由黑色变成红色；
[0041]
当水杯外壁温度在(40℃，60℃)范围时，第二个温标的颜色会由无色变成红色；
[0042]
当水杯外壁温度在[60℃，80℃]范围时，第三个温标由黄色变成无色；
[0043]
当水杯外壁温度＞80℃时，第四个温标颜色会由蓝色变成无色。
[0044]
实施例1
[0045]
一种感温变色杯的制备方法，包括以下步骤：
[0046]
s1：清洗无色透明水杯并进行干燥；
[0047]
s2：将平均粒径为2μm的感温变色微胶囊与γ-氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀后，再加入聚氨酯乳液中，磁力搅拌均匀，得感温变色涂料；所述感温变色微胶囊、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和聚氨酯乳液的质量比为0.7：0.1：1；
[0048]
s3：用丙烯颜料在s1处理后水杯外壁描绘出装饰图案的轮廓，并在轮廓内填充感温变色涂料，形成具有装饰图案的水杯；所述装饰图案包括花、叶、云、月、波浪；
[0049]
s4：在s3处理后水杯的装饰图案表面均匀涂覆防护涂料，55℃加热固化1h后，再于水杯下端设置显示颜色变化的温度刻度，以达到快速读取温度范围的目的；所述防护涂料由水性环氧树脂、有机硅树脂、氨基树脂、去离子水按2：0.8：0.2：5的质量比混合而成；
[0050]
所述温度刻度自下而上依次设置四个温标，并相应标记20℃、40℃、60℃、80℃温度值：
[0051]
当水杯外壁温度在[20℃，40℃]范围时，第一个温标的颜色会由黑色变成红色；
[0052]
当水杯外壁温度在(40℃，60℃)范围时，第二个温标的颜色会由无色变成红色；
[0053]
当水杯外壁温度在[60℃，80℃]范围时，第三个温标由黄色变成无色；
[0054]
当水杯外壁温度＞80℃时，第四个温标颜色会由蓝色变成无色。
[0055]
实施例2
[0056]
一种感温变色杯的制备方法，包括以下步骤：
[0057]
s1：清洗无色透明水杯并进行干燥；
[0058]
s2：将平均粒径为3μm的感温变色微胶囊与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷混合均匀后，再加入聚氨酯乳液中，磁力搅拌均匀，得感温变色涂料；所述感温变色微胶囊、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和聚氨酯乳液的质量比为0.75：0.1：1；
[0059]
s3：用丙烯颜料在s1处理后水杯外壁描绘出装饰图案的轮廓，并在轮廓内填充感温变色涂料，形成具有装饰图案的水杯；所述装饰图案包括花、叶；
[0060]
s4：在s3处理后水杯的装饰图案表面均匀涂覆防护涂料，60℃加热固化1.5h后，再于水杯下端设置显示颜色变化的温度刻度，以达到快速读取温度范围的目的；所述防护涂料由水性环氧树脂、有机硅树脂、氨基树脂、去离子水按2：0.8：0.2：5的质量比混合而成；
[0061]
所述温度刻度自下而上依次设置四个温标，并相应标记20℃、40℃、60℃、80℃温度值：
[0062]
当水杯外壁温度在[20℃，40℃]范围时，第一个温标的颜色会由黑色变成红色；
[0063]
当水杯外壁温度在(40℃，60℃)范围时，第二个温标的颜色会由无色变成红色；
[0064]
当水杯外壁温度在[60℃，80℃]范围时，第三个温标由黄色变成无色；
[0065]
当水杯外壁温度＞80℃时，第四个温标颜色会由蓝色变成无色。
[0066]
实施例3
[0067]
一种感温变色杯的制备方法，包括以下步骤：
[0068]
s1：清洗无色透明水杯并进行干燥；
[0069]
s2：将平均粒径为4μm的感温变色微胶囊与n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀后，再加入聚氨酯乳液中，磁力搅拌均匀，得感温变色涂料；所述感温变色微胶囊、n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和聚氨酯乳液的质量比为0.8：0.1：1；
[0070]
s3：用丙烯颜料在s1处理后水杯外壁描绘出装饰图案的轮廓，并在轮廓内填充感温变色涂料，形成具有装饰图案的水杯；所述装饰图案包括熊、云、星星；
[0071]
s4：在s3处理后水杯的装饰图案表面均匀涂覆防护涂料，65℃加热固化2h后，再于水杯下端设置显示颜色变化的温度刻度，以达到快速读取温度范围的目的；所述防护涂料由水性环氧树脂、有机硅树脂、氨基树脂、去离子水按2：0.8：0.2：5的质量比混合而成；
[0072]
所述温度刻度自下而上依次设置四个温标，并相应标记20℃、40℃、60℃、80℃温度值：
[0073]
当水杯外壁温度在[20℃，40℃]范围时，第一个温标的颜色会由黑色变成红色；
[0074]
当水杯外壁温度在(40℃，60℃)范围时，第二个温标的颜色会由无色变成红色；
[0075]
当水杯外壁温度在[60℃，80℃]范围时，第三个温标由黄色变成无色；
[0076]
当水杯外壁温度＞80℃时，第四个温标颜色会由蓝色变成无色。
[0077]
对比例：与实施例1相同，区别在于：在s2操作过程中，不添加γ-氨丙基三甲氧基硅烷，并对填充在装饰图案的轮廓内的感温变色涂膜进行性能测定，试验结果如下表所示：
[0078] 实施例1实施例2实施例3对比例
剥离强度/n/cm72.775.968.346.5拉伸强度/mpa14.414.813.711.2
[0079]
由上表可知，对比例的感温变色涂膜的拉伸强度及其与杯壁的剥离强度低于实施例1-3，其原因是，对比例的感温变色涂料中的感温变色微胶囊未经氨基硅烷偶联剂表面修饰，不能与聚氨酯乳液发生化学交联作用，进而影响了涂料体系的结构稳定性及粘结性能。
[0080]
实施例1-3将感温变色微胶囊应用于水杯上，颜色变化明显，变色前后颜色鲜艳，反应迅速，便于观察；其变色范围呈现一定范围梯度，便于日常生活使用，且是可逆变色材料，可循环使用，稳定性高，无毒无害，安全性高。
[0081]
实施例1-3利用氨基硅烷偶联剂对感温变色微胶囊进行表面修饰，再加入聚氨酯乳液中，感温变色微胶囊表面的-nh2与聚氨酯乳液中-nco发生化学交联作用，进而将感温变色微胶囊微粒接枝到聚氨酯分子链上，提高感温变色微胶囊在乳液体系中的结构稳定性，应用于水杯上，使感温变色微胶囊被牢固封锁在涂膜结构中，进而提高其在水杯外壁的附着强度。
[0082]
实施例1-3利用水性环氧树脂、有机硅树脂、氨基树脂复配防护涂料，并对水杯的装饰图案进行涂覆，提高丙烯颜料及感温变色涂膜的耐久性、耐候性、耐水性、耐污性、耐高温等性能；同时，水性环氧树脂、氨基树脂与感温变色涂膜表面的游离-nh2或-nco进一步作用，提高结合强度，使感温变色微胶囊牢固地结合在水杯外壁。
[0083]
实施例1-3在水杯下端设置显示颜色变化的温度刻度表达，更便捷、快速的显示温度范围，实现温度的可视化。
[0084]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。