專利名稱：穩定紅外膜的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及紅外膜的領域，特別是涉及如下紅外膜，該紅外膜對熱和光穩定且防水、并且色彩很淺同時提供強的紅外吸收。更具體地，本發明涉及包含至少一個層的紅外膜，該至少一個層包含結晶態銨自由基陽離子化合物和選自以下的有機聚合物二乙烯醚聚合物、氟聚合物和硅氧烷聚合物。本發明還涉及包含本發明的紅外膜的用于流體分析的測試條、安全標記和其他光學制品，并且涉及利用本發明的紅外膜制作測試條、安全標記或其他光學制品的方法。
背景技術：
一些產品，例如安全標記和用于流體樣品分析的測試條，將獲益于無色或接近無色的層，該層在紅外區有強的吸收，因此能夠通過紅外掃描器或照相機讀取這些產品，但未提供足以由人或可視掃描器或照相機檢測的可視影像。例如，Corey等的美國專利No. 6，316，264描述了一種用于檢測液體測試樣品中未知或組成成分的存在或濃度的測試條，該測試條包含紅外層，該紅外層在紅外區有可測的響應但不干擾測試條在可見區的響應。還例如 Carlson 的美國專利 No. 6，381，059、No. 6，589，451 和 No. 7，151，626 描述了用于安全標記的紅外層，該層含有銨基團陽離子化合物，且在紅外區能被檢測到而對于人眼或對于可見光掃描器的檢測不可見或幾乎不可見。將有利的是，如果這樣的紅外層在其紅外吸收的強度水平和它們對于光、熱和經過環境條件下長時間儲存時的可視顯色水平方面高度穩定，并且對于包括與含水流體直接接觸的特定應用中，例如用于流體樣品的測試條，如果這樣的紅外層為防水的因此流體不會覆蓋或降解所述紅外層。發明概述本發明涉及穩定的紅外膜，該紅外膜色彩很淺并且同時提供強的紅外吸收，且優選地是防水的。本發明的一個方面涉及紅外膜，該紅外膜包含基質和至少一個層，其中該至少一個層包含結晶態銨基陽離子化合物和選自以下的有機聚合物二乙烯醚聚合物、氟聚合物和硅氧烷聚合物。在一個實施方案中，該銨基陽離子化合物為銨基陽離子的鹽，其中所述鹽的陰離子選自六氟銻酸鹽和六氟磷酸鹽。在一個實施方案中，該銨基陽離子化合物為四(苯基)-1，4_苯二胺基陽離子的鹽。在一個實施方案中，該銨基陽離子化合物為三(苯基)_銨基陽離子的鹽。在本發明的紅外膜的一個實施方案中，該紅外膜的至少一個層在800至900nm范圍內具有吸收峰。在一個實施方案中，該紅外膜的至少一個層在420至680nm范圍內的吸收少于在800至900nm范圍內的吸收峰處吸收的20%，并且優選地少于在800至900nm范圍內的吸收峰處吸收的10%。本發明的紅外膜的另一方面涉及包含結晶態銨基陽離子化合物和二乙烯醚聚合物的至少一個層，該二乙烯醚聚合物選自乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、1，4_ 丁二醇和1，4_環己烷二甲醇的二乙烯醚聚合物。在一個實施方案中，包含銨基陽離子化合物和二乙烯醚聚合物的該至少一個層還包含脂肪族聚氨酯。在一個實施方案中，該至少一個層包含氟聚合物。在一個實施方案中，該至少一個層包含氟聚合物和脂肪族聚氨酯。在一個實施方案中，該至少一個層包含硅氧烷聚合物。在一個實施方案中，該至少一個層包含硅氧烷聚合物和脂肪族聚氨酯。本發明的紅外膜的另一方面涉及包含反射性不透明基質的基質，優選地是白色聚酯膜。本發明的紅外膜的還另一方面涉及包含防水層的紅外膜，該防水層覆蓋包含銨基陽離子化合物的至少一個層。在一個實施方案中，該防水層包含氟聚合物。在一個實施方案中，該防水層包含硅氧烷聚合物，優選地包含交聯硅氧烷聚合物。本發明的一方面涉及用于流體分析的測試條，該測試條包含紅外膜，該紅外膜包含基質和至少一個層，其中該至少一個層包含結晶態銨基陽離子化合物和選自以下的有機聚合物二乙烯醚聚合物、氟聚合物和硅氧烷聚合物。在一個實施方案中，該基質為白色聚酯膜，該至少一個層包含結晶態銨基陽離子化合物、脂肪族聚氨酯和二乙烯醚聚合物，并且防水第二層覆蓋該至少一個層。本發明的另一方面涉及安全標記，該安全標記包含紅外膜，該紅外膜包含基質和至少一個層，其中該至少一個層包含結晶態銨基陽離子化合物和選自以下的有機聚合物二乙烯醚聚合物、氟聚合物和硅氧烷聚合物。本發明的還另一方面涉及光學制品，該光學制品包含紅外膜，該紅外膜包含基質和至少一個層，其中該至少一個層包含結晶態銨基陽離子化合物和選自以下的有機聚合物二乙烯醚聚合物、氟聚合物和硅氧烷聚合物。在一個實施方案中，該紅外膜包含在包含銨基陽離子化合物的至少一個層中的至少一個上的激光成像圖案，其中該銨基陽離子化合物的紅外吸收通過暴露于激光而被改變，且該激光成像圖案在紅外區中可讀取。在一個實施方案中，該激光成像圖案在HOOnm以上的眼安全區域內是可讀取的。本發明的另一方面涉及制造紅外膜的方法，其中該方法包含如下步驟，提供(a)基質，(b)覆蓋該基質的第一層，其中該第一層包含結晶態銨基陽離子化合物和選自以下的有機聚合物二乙烯醚聚合物、氟聚合物和硅氧烷聚合物，和(c)覆蓋該第一層的第二防水層。在一個實施方案中，該第二層包含氟聚合物。在一個實施方案中，該第二層包含硅氧烷聚合物。在一個實施方案中，該基質為反射性不透明基質，優選地是白色聚酯膜。正如將被本領域技術人員所理解的，本發明的一個方面或實施方案的特征也能應用于本發明的其他方面或實施方案。發明詳述有機游離基化合物這里所用術語“有機游離基化合物”涉及有機化合物，該有機化合物包含在有機化合物的原子(如碳原子、氮原子或氧原子)上的處于基態的至少一個游離未成對電子。適用于本發明的紅外層、測試條、安全標記系統和光學制品的有機游離基化合物包括有機游離基陽離子的鹽。為簡短起見，這里所用的術語“有機游離基陽離子”、“有機基團陽離子”和“基團陽離子”是可以互換的。這里所說的“陽離子”涉及分子中帶正電荷的原子，例如是帶正電荷氮原子。應注意的是，該游離未成對電子和該有機游離基化合物的正電荷可以位于單個原子上或是在一個以上的原子之間共用。
適用于本發明的紅外層、測試條、安全標記系統和光學制品的有機游離基陽離子的鹽的實例包括但不限于銨基陽離子化合物的鹽，例如三(對二丁基氨基苯基)六氟銻酸銨，該化合物為市售可得的IR-99，IR-99是可以從Sperian Protection, Smithfield, RI得到的染料的商品名。另一個適用的銨基陽離子化合物的鹽為IR-165，IR-165是可以從Sperian Protection，Smithf ield，RI 得到的染料的商品名。IR-165 為四(苯基)-1，4_ 苯二胺基陽離子的六氟銻酸鹽。已經發現，包含銨基陽離子化合物的涂層在紅外線下顯示出高水平的反射度，如在Carlson的美國專利No. 7，151，626和Carlson等的美國專利Pub. Applic.No. 20070097510中所述。在可比量的紅外阻塞(blocking)下，包含IR-165類型化合物的層比包含IR-99類型化合物的層在可見光的400至700nm波長區域具有低得多的吸收，因此優選用于需要強的紅外吸收和阻塞且沒有或幾乎沒有可見色的情況下的產品應用。這里所用的術語“紅外”和“紅外區”是能互換的，并且涉及從700nm至2500nm的波長。這里所用的術語“可見波長區”、“可見波長”、“可見區”和“可見”是能互換的，并且涉及從400nm至700nm的波長。適用于本發明的紅外層的有機基陽離子化合物的鹽類包括但不限于銨基陽離子化合物的鹽類。用于鹽的抗衡陰離子的選擇取決于多種因素，例如應用該紅外層的易用性和成本、及使用了有機基團陽離子鹽的紅外層要求的抵抗由氧、濕氣和光子照射導致的降解的穩定性。
圖1顯示了 IR-99的化學結構，IR-99為本發明的紅外阻塞層所用的典型游離基化合物。IR-99為三(4-二烷基氨基苯基)銨基陽離子的鹽的實例。
權利要求
1.一種包含基質和至少一個層的紅外膜，其中所述至少一個層包含結晶態銨基陽離子化合物和選自以下的有機聚合物二乙烯醚聚合物、氟聚合物和硅氧烷聚合物。
2.權利要求1的紅外膜，其中所述銨基陽離子化合物為銨基陽離子的鹽，其中所述鹽的陰離子選自六氟銻酸根和六氟磷酸根。
3.權利要求1的紅外膜，其中所述銨基陽離子化合物為四(苯基)-1，4_苯二胺基陽離子的鹽。
4.權利要求1的紅外膜，其中所述銨基陽離子化合物為三(苯基)_銨基陽離子的鹽。
5.權利要求1的紅外膜，其中所述紅外膜的所述至少一個層在800至900nm的范圍內有吸收峰。
6.權利要求5的紅外膜，其中所述紅外膜的所述至少一個層在420至680nm的范圍內的吸收低于在800至900nm的范圍內的所述吸收峰處的吸收的20%。
7.權利要求5的紅外膜，其中所述紅外膜的所述至少一個層在420至680nm的范圍內的吸收低于在830至860nm的范圍內的所述吸收峰處的吸收的10%。
8.權利要求1的紅外膜，其中所述二乙烯醚聚合物選自乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、1，4- 丁二醇和1，4-環己烷二甲醇的二乙烯醚的聚合物。
9.權利要求8的紅外膜，其中包含所述銨基陽離子化合物和所述二乙烯醚聚合物的所述至少一個層，還包含脂肪族聚氨酯。
10.權利要求1的紅外膜，其中所述氟聚合物為聚偏氟乙烯。
11.權利要求10的紅外膜，其中包含所述銨基陽離子化合物和所述聚偏氟乙烯的所述至少一個層，還包含脂肪族聚氨酯。
12.權利要求1的紅外膜，其中所述硅氧烷聚合物為二甲基聚硅氧烷聚合物。
13.權利要求12的紅外膜，其中包含所述銨基陽離子化合物和所述二甲基聚硅氧烷聚合物的所述至少一個層，還包含脂肪族聚氨酯。
14.權利要求1的紅外膜，其中所述包含所述銨基陽離子化合物的至少一個層包含二乙烯醚聚合物和氟聚合物。
15.權利要求14的紅外膜，其中所述包含所述銨基陽離子化合物的至少一個層還包含脂肪族聚氨酯。
16.權利要求1的紅外膜，其中所述包含所述銨基陽離子化合物的至少一個層包含二乙烯醚聚合物和硅氧烷聚合物。
17.權利要求16的紅外膜，其中所述包含所述銨基陽離子化合物的至少一個層還包含脂肪族聚氨酯。
18.權利要求1的紅外膜，其中所述基質包含反射性不透明基質。
19.權利要求1的紅外膜，其中所述基質為白色聚酯膜。
20.權利要求1的紅外膜，其中所述紅外膜包含防水層，該防水層覆蓋包含所述銨基陽離子化合物的所述至少一個層。
21.權利要求20的紅外膜，其中所述防水層包含氟聚合物。
22.權利要求20的紅外膜，其中所述防水層包含硅氧烷聚合物。
23.權利要求22的紅外膜，其中所述防水層的所述硅氧烷聚合物為交聯硅氧烷聚合物。
24.一種用于流體分析的測試條，其中所述測試條包含權利要求1的所述紅外膜。
25.一種用于流體分析的測試條，其中所述測試條包含紅外膜，所述紅外膜包含a.白色聚酯膜；b.第一層，其包含結晶態銨基陽離子化合物、脂肪族聚氨酯和二乙烯醚聚合物；c.覆蓋所述第一層的第二層，其中所述第二層包含硅氧烷聚合物。
26.一種安全標記，其中所述安全標記包含權利要求1的所述紅外膜。
27.一種光學制品，其中所述光學制品包含權利要求1的所述紅外膜。
28.權利要求27的光學制品，其中所述紅外膜包含在所述至少一個層中的至少一個上的激光成像圖案，所述至少一個層包含所述銨基陽離子化合物，其中所述銨基陽離子化合物的紅外吸收通過暴露于激光而被改變，且所述激光成像圖案在紅外區中可讀取。
29.權利要求觀的光學制品，其中所述激光成像圖案在1400nm以上的眼安全安全區域內是可讀取的。
30.一種制造紅外膜的方法，其中所述方法包含提供如下物質的步驟a.基質；b.覆蓋所述基質的第一層，其中所述第一層包含結晶態銨基陽離子化合物和選自以下的有機聚合物二乙烯醚聚合物、氟聚合物和硅氧烷聚合物；c.覆蓋所述第一層的防水第二層。
31.權利要求30的方法，其中所述第二層包含氟聚合物。
32.權利要求30的方法，其中所述第二層包含硅氧烷聚合物。
33.權利要求30的方法，其中所述基質為反射性不透明基質。
34.權利要求33的方法，其中所述反射性不透明基質為白色聚酯膜。
全文摘要
本發明提供了紅外膜，該紅外膜包含基質、結晶態銨基陽離子化合物和有機聚合物的層，所述有機聚合物選自二乙烯醚聚合物、氟聚合物和硅氧烷聚合物，并且任選地包含，覆蓋所述銨化合物層的防水層。該紅外膜光學性質穩定，并且在用于安全標記、流體分析的測試條和其他用于紅外線檢測的光學制品方面是有用的。還提供了制造該紅外膜的方法。
文檔編號F21V9/04GK102388263SQ200980153830
公開日2012年3月21日 申請日期2009年10月28日 優先權日2008年10月28日
發明者史蒂文·艾倫·卡爾森 申請人:史蒂文·艾倫·卡爾森