微胶囊应用于信息领域的探究

通常可用于信息记录领域的高分子微胶囊也可用于涂布工业，比如作为热变色—涂布材料进行涂布应用。对于应用在高分子共混体系中的微胶囊，包囊层实际起到了共混增容剂的作用，包括光温变材料、光敏材料和热记录材料等，主要用法是将包囊有无色染料和其他助剂的微胶囊，混合到黏合树脂中，涂布于基材上，通过加热或辐射，微胶囊破裂，所含无色染料与其他试剂反应成像显色。在最早的无碳复写纸中，微胶囊的破裂主要靠的就是压力。如果囊心物中含铁电物质，通过施加电信号、磁信号，同样可以实现显色成像。

1.光敏压力显色微胶囊

20世纪80年代，美国米德公司首次开发基于光敏和压敏技术的微胶囊材料——光敏压力显色微胶囊。该微胶囊与显影剂分别涂布于两个支持体上，微胶囊内包裹无色的染料前体和光敏物质。材料被选择性曝光后，光照部分的微胶囊，其内部光敏物质（含不饱和双键的化合物）发生聚合反应而固化，受压后不能破裂。压力显影过程是：曝光后将两个支持体重叠，并通过挤压辊加压，使未曝光胶囊内的无色染料前体释放，与微胶囊外显色剂接触发生成色反应；而曝光部分的微胶囊因固化而不再显色，就这样再现出光影像信息。1988年该公司又研制出了全彩色光敏压力微胶囊记录材料，在胶片的记录层上，按比例涂布了对红光、绿光和黄光敏感的3种微胶囊。不同波长的光线依次对胶片曝光，分别使3种光敏性微胶囊硬化，然后通过施加压力使未曝光的微胶囊破裂，从而发生显色反应，产生影像。

1990年，佳能研究中心提出了全彩色热敏微胶囊转移涂布技术，其定影和显影主要依靠光固化技术和压力显色技术，可用于全彩色涂布产品。此技术采用可破裂微胶囊材料，囊内分别包裹黄、品、青3色颜料和3种对不同波长敏感的光敏物质。将三色微胶囊均匀混合后，涂布在同一基底上，涂布机的传动轴拉动底片3次扫过加热头，写入信息，同时由特殊的光头照射分别使3色微胶囊硬化，实现定影。显影时，基底经过压力滚轮，固化的微胶囊破裂，混合出颜色，实现了彩色影像复现。

光敏压力显色微胶囊体系采用压力破裂显影方式，微胶囊尺寸较大（一般在5～20 μm），导致影像分辨率较低；并且显色仪器还需配备大体积压力设备，不仅设备庞大，而且使用不便。此外，囊外显色方式不能完全阻止成色剂与显影剂继续反应，记录材料在长期保存中会出现影像密度增加、影像质量恶化等问题。

2.热敏微胶囊(www.xing528.com)

自20世纪90年代末，热打印技术迅速发展，常规型感热材料把隐色染料和双酚A（显色剂）固体结晶粒子直接分散在记录层的黏结剂中，通过热打印头的加热，使结晶体达到熔融状态引起发色反应，但两个可反应成分的直接接触使长期有效保存成为难题。微胶囊化技术的应用解决了这个问题，美国公布的一种微胶囊技术，使用无色染料前体和显影剂的单色成像体系，囊壁把两反应成分隔离开，大大增强了图像稳定性。热敏微胶囊技术不仅解决了常规型的感热材料不易保存、易变质的缺陷，而且弥补了压敏微胶囊在保存期间影像不稳定的弊病，易于得到高影像密度和对比度的图像。

热敏微胶囊的囊芯主要由隐性染料和有机溶剂组成。隐性染料是一种碱性染料前体，属于电子给予体，与囊外显影剂接触后，可通过电子得失发生显色反应。有机溶剂溶解隐性染料，起到载体的作用。囊壁是具有一定玻璃化转变温度（Tg）的有机高分子材料，高分子聚合物存在3种力学状态，温度自低到高分别是：玻璃态、高弹态、黏流态。Tg是高聚物由玻璃态向高弹态转变时的温度范围。高聚物处于玻璃态时，分子热运动能低，质地硬而脆；当温度升高到Tg时，材料的弹性恢复力增加，透过性增强。

与压敏微胶囊不同，热敏微胶囊显色反应的触发条件是温度，而不是压力，热敏微胶囊和显影剂乳液均匀混合后，涂布于基片上就形成了热敏记录层。常温下，囊壁隔断染料前体和显影剂接触；当温度达到Tg时，囊壁软化，透过性增强，外部的显影剂能够渗透到内部，与囊内隐性染料接触发生显色反应。通常，压敏微胶囊是囊外显色，热敏微胶囊是在囊内显色，避免了后期保存中颜色扩散的缺陷，影像稳定性得到了提高。

3.光热敏微胶囊

光热敏微胶囊的结构与热敏微胶囊结构类似，囊壁由一定玻璃化转化温度的高分子材料构成，不同的是在囊芯中加入了光敏物质，包括光引发剂和预聚物。光引发剂吸收某特定波长的光后可发生化学反应，产生能够引发预聚物聚合的活性中间体（自由基或阳离子）。