一種用于時間指示的變色組合物及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種指示劑，特別是涉及一種通過顏色變化進行時間指示的組合物，組合物包括基材和涂布在基材上的涂層，涂層初始為透明或半透明狀態，顯示基材的顏色，隨著涂層中有機溶劑的揮發，涂層最終變為白色為時間指示終點。
【背景技術】
[0002]許多具有一定持續使用期的產品，特指日用化學產品，如防蛀、防螨、防蚊蟲、香氛、除菌類產品，其使用過程中無明顯外在特征的變化，因而使用者無法判斷其使用終點。在此情況下，采用通過顏色變化的指示劑用于指示產品在特定時間后達到使用終點是一種可供選擇的解決方法。然而，現有的顏色變化指示技術大多為快速響應指示劑所在環境的物理或化學條件變化，如溫度、PH值、濕度的變化，因而無法與具有持續使用期的產品相匹配發揮指示使用終點的作用。
[0003]如中國專利CN 103210056A公開了一種均質的變色組合物，包含基體形成組分、無色染料、路易斯酸、中性表面活性劑和有機溶劑，當變色組合物在干燥狀態下時，無色染料和路易斯酸形成有色復合物，當接觸水基液體(例如，水或尿液)時變成無色。中國專利CN1444443A公開的處理蚊蟲帳處理指示劑，通過和空氣中二氧化碳反應從而降低指示劑pH值，使指示劑顏色發生變化，產生快速變色效果。
[0004]已公開的可指示產品在特定時間后達到使用終點的變色指示技術中，中國專利CN101424643B公開了一種指示防蛀劑在使用過程中是否有效的方法和生產工藝，該發明通過提示性的圖案和文字用含有顯色劑的特殊油墨印刷在基材上，再在基材上均勻涂抹防蛀劑炔戊菊酯，油墨與防蛀劑接觸后，圖案和文字變成透明，隨著炔戊菊酯揮發，圖案與文字可見，該技術方案可很好提示防蛀產品的使用終點，但是只適用于以炔戊菊酯為有效成分的防蛀劑產品，應用范圍非常有限。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種新的用于時間指示的變色組合物，具有優異的變色效果，通過調節涂層中溶劑的揮發速度，達到調控變色時間的目的。
[0006]本發明涉及通過顏色變化進行時間指示的組合物，組合物包括基材和涂布在基材上的涂層，涂層初始為透明或半透明狀態，顯示基材的顏色，隨著涂層中有機溶劑的揮發，涂層最終變為白色為時間指示終點，其中本發明中初始時涂層為透明或半透明狀態是指基材顏色與涂布涂層后基材顯示顏色色差值AE(cmc)小于5.0 (該數據依據X TiteColor_i5型號MAV 1mm Port色差儀測試結果)。
[0007]本發明所述涂層包括有機溶劑、蠟和二氧化硅顆粒，涂層中二氧化硅顆粒及溶劑的選擇是根據二者混合后在常溫下能得到透明或接近透明溶液為準。本發明人發現二氧化硅顆粒具有很好的非替代性，如采用碳酸鈣或二氧化鈦替代二氧化硅顆粒時，這兩種物質的折光率與有機溶劑的折光率相差太大，無法得到透明或接近透明的涂層，另外采用白色聚合物粉末如聚丙烯酸類、高分子多糖、聚乙烯醇類時，此類物質在溶劑中溶解有限或溶劑揮發后無法顯現白色或溶劑揮發后剩余的白色固體遮蓋力不夠。
[0008]本發明所述“蠟”為術語，指在常溫下為固態的高級烷烴、高級醇、高級脂肪酸或高級脂肪酸酯，利用“蠟”高溫熔融、常溫凝固以及親油性特點，通過蠟的凝固作用使涂層在常溫下為固態，使涂層在基材表面具有良好的粘附性，同時對溶劑揮發起到緩釋作用；蠟的加入在溶劑揮發后可防止二氧化硅顆粒損失及迀移，使二氧化硅顆粒緊密粘附在基材表面。
[0009]本發明優選石蠟、微晶蠟、巴西棕櫚蠟、小燭樹蠟、蜂蠟、白蟲蠟、鯨蠟、羊毛蠟。
[0010]本發明所述涂層厚度在0.2-3mm范圍內具有良好的變色效果，涂層厚度可根據產品所需要的指示時間進行調節。涂層的厚度小于0.2mm時，涂層變色后對基材顏色的掩蓋作用不夠，涂層較厚時，容易從基材表面脫落。
[0011]本發明中的涂層包含以下重量百分比的各原料組分:
[0012]30-70%的有機溶劑；4-20%的蠟；10_50%的二氧化硅顆粒。本發明中有機溶劑重量為30-70%，如果溶劑的用量小于30%，需要與較高量的吸油值較低的二氧化硅顆粒、少量的蠟混合，組合物的粘度較大，實際操作過程中很難將涂層作用于基材表面，并且也不能保證涂層與基材粘黏的牢固性；如果溶劑的用量大于70%，則二氧化硅顆粒與蠟用量偏少，導致涂層在基材表面無法較好凝固。
[0013]本發明中蠟的重量為4-20%，蠟重量小于4%時，無法達到較好的凝固效果與粘附作用，蠟重量大于20%時，涂層凝固速度較快，無法保證涂層厚度均勻性，同時涂層的透明度降低，影響基材顏色的觀察。
[0014]本發明中二氧化硅顆粒的重量為10-50%，這個指標是由所選擇的二氧化硅顆粒的結構及吸油值決定的，二氧化硅顆粒質量份數小于10%時，基材表面呈現的白色覆蓋面不明顯，對基材顏色的遮蓋不徹底，影響消費者對終點顏色的判斷；二氧化硅顆粒質量份數大于50 %時，需要相應增加蠟的用量，影響涂層的透明性。
[0015]本發明使用的二氧化硅顆粒具有的平均直徑5 μπι至200 μπι，二氧化硅顆粒具有的吸油值為30-300mL/100g，優選具有多孔結構的二氧化硅顆粒，可以列舉出囊泡狀二氧化硅、中空二氧化硅或介孔二氧化硅，此類二氧化硅顆粒具有與很多有機溶劑相接近的折光率，為涂層透明性提供了條件，通過二氧化硅顆粒尺寸及結構的調節或有機溶劑折光率的調節，使最終涂層為透明或半透明。本發明所述的二氧化硅顆粒具有吸附、調節、緩釋的功能，可以有效的調節有機溶劑的揮發時間，隨著有機溶劑的揮發，二氧化硅顆粒還原成白色，完成顏色變化。
[0016]本發明所述的有機溶劑為烷烴類或酯類或二者的混合物。烷烴類溶劑優選在101.3KPa標準壓力下，初餾點高于85°C且干餾點低于320°C，根據產品需要指示的時間長度，可對烷烴碳數及碳鏈結構進行調整，烷烴溶劑的初餾點過低，揮發速率過快，無法滿足產品的長時間指示需求；烷烴溶劑干餾點過高時，常溫條件下多以固體或半固體的形式存在，熔融后很快凝固，透明度無法達到要求，無法清楚觀察基材顏色。所述的酯類熔點小于20°C，優選肉豆蔻酸異丙酯、棕櫚酸乙基己酯、壬酸乙基己酯、硬脂酸乙基己酯、鯨蠟醇乙基己酯、油酸癸酯、鯨蠟硬脂醇異壬酸酯、異壬酸異壬酯、辛酸癸酸甘油酯、甘油三乙基己酯、油酸乙酯、月桂醇乙酸酯、椰油酸乙基己酯、琥珀酸二乙基己酯等，以上所述酯類的安全性好，揮發緩慢，適用于指示時間較長產品，與烴類調配使用，指示時間的范圍較廣。
[0017]本發明所述組合物的涂層中溶劑的選擇并不限于烴類與酯類，為了配方透明度、溶解性、以及指示時間的需求，溶劑中也可加入適量的醇醚，使用的醇醚溶劑應具有較高安全性以及較低刺激性，可以列舉出二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯、二丙醇甲醚乙酸酯、丙二醇丁醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚乙酸酯。
[0018]為了達到某種功效還可在溶劑中加入一些植物精油，如香茅油、茶樹油、薰衣草油、柏木油、桉葉油、艾葉油、芳樟葉油、薄荷油、肉桂油、丁香油中的一種或幾種，以上使用的植物精油均具有很好的揮發性，并且具有一定的驅蟲功效，能夠與驅蟲、空氣清新、除臭、除菌產品產生一定的協同增效作用，并且該類植物精油均具有獨特的天然植物香氣，在基材顏色變化的同時，香氣也會發生變化，具有雙重指示效果。
[0019]本發明中的基材具有除白色之外的顏色，以便區別于白色終點，基材材質應具有致密表面，如塑料、玻璃、金屬等，涂層可很好的粘附于此類表面上。
[0020]本發明所述的時間指示的變色組合物的使用方法包括:將有機溶劑、蠟、二氧化硅顆粒混合后，加熱至40-80°C，得到透明或接近透明溶液，趁熱將該溶液涂布于基材表面，呈現透明與半透明涂層，其中基材的顏色應為除去白色之外的顏色，借助該透明或半透明涂層可清楚觀察基材本身顏色，使用時，隨著時間延長，涂層中溶劑揮發，基材顏色被白色涂層掩蔽，組合物顯示顏色發生變化。本發明所述涂層可以涂布或滴加的方式作用于基材之上，但并不局限以上兩種方式。
[0021]借由上述技術方案，本發明具有如下優點和有益效果:
[0022]1、本發明所述變色組合物可應用但不限制于在包括防蛀、防螨、防蟲、空氣清新、除菌、消臭等需要時間指示的產品中，以上產品均可以按照產品使用時間來調節涂層混合物中配方組成以及涂層在基材表面的大小、形狀及厚度。
[0023]2、本發明所述的變色組合物制備工藝簡便，應用領域廣泛。
[0024]3、本發明所述時間指示變色組合物可使用產品表面材料作為基材，也可將獨立的變色組合物與產品組合起來使用。
【具體實施方式】
[0025]以下通過具體實施實例及效果試驗例對本發明的技術方案進一步說明，以下實施例僅用于說明本發明而不具有限制性。以下實施例中，除非另外指明，所有的含量均是重量百分含量，有關所列成分的含量是經過換算的活性物質的含量。
[0026]本發明公開了一種可通過顏色變化進行時間指示的組合物，其包括基材和涂布在基材上的涂層，涂層是由有機溶劑、蠟、二氧化硅顆粒組合成的混合物。本發明人發現，當溶劑和二氧化硅顆粒的折光率接近，且涂層厚度控制在0.2-3mm時，涂層為透明或半透明狀態，因此顯示出基材的顏色。隨著涂層中溶劑的揮發，涂層混合物的折光率發生變化，涂層變成白色后將基材的顏色覆蓋。
[0027]本發明所述的變色組合具有優異的變色效果，通過調節涂層中溶劑的揮發速度，達到調控變色時間的目的。本發明所述的變色組合物制備工藝簡便，應用領域廣泛。
[0028]實施例1
[0029]一種用于時間指示的變色組合物，其中含有EXXSOL DSP80 10%, EXXSOL D4018%, EXXSO