一种可循环使用的可见光打印纸制备方法及应用

本发明属于功能材料及打印，具体地说，涉及一种可循环使用的可见光打印纸制备方法及应用。

背景技术：

1、随着国民经济的不断发展，人们对打印的市场需求不断扩大，同时我国纸张消耗量也在逐年增长，仅2022年的消耗量就高达1200万吨。虽然当前打印机种类与打印方式呈现多样化，但仍存在着打印耗材昂贵、能耗高、污染环境和打印纸张不可循环使用等问题，尤其是纸张资源消耗带来的环境问题。

2、为了改善目前所面临的纸张浪费所造成的资源消耗问题，科学家一直致力于寻求新的解决方案，如纸张回收再利用，打印技术的优化升级等。虽然这些技术在一定程度减缓了纸张的消耗，但是仍然不能有效地解决上述问题。因此，如何将纸张重复利用对于减轻资源的消耗是非常必要的，这就需要开发新的打印技术，尤其是纸张可循环使用的无墨水打印技术。目前，光作为一种绿色无污染的外部刺激手段，具有绿色、无污染、空间和时间分辨率高等优点，被广泛用于构建刺激响应体系。其中基于可见光刺激的响应体系备受关注。因此，将可将光响应和打印技术相结合，可以实现在无接触条件下的光打印，更符合国家低碳节能、绿色环保的要求。

3、不同于常规的紫外光响应材料，可见光响应材料很好地避免了紫外光对于人体健康的危害，以及对材料产生结构损伤，从而可以实现打印纸张的多次循环使用。此外，低能量的可见光更加绿色安全，且循环使用性能更好。虽然目前已经有相关报道，开发了新型可见光开关聚合物用于光可擦写、信息的防伪加密（cn202211567167.7、cn202311833788.x）。然而，迄今为止将可见光响应材料应用于打印领域仍未见报道。因此，发明一款“无墨化、纸张可循环使用、绿色环保”的光打印纸和配套光打印设备具有相当重要的现实意义和应用前景。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种可循环使用的可见光打印纸制备方法及应用，该可见光打印纸首先以可聚合单体、功能性单体、可见光响应单体为原料，采用现有技术制备了可见光响应聚合物（cn202211567167.7、cn202311833788.x），再进一步涂覆在普通纸张上即可制备所需的可见光打印纸，该可见光打印纸至少可循环打印100次；打印过程不需使用油墨且可见光打印纸可以循环使用，低碳环保。

2、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

3、本发明一方面提供一种可循环使用的可见光打印纸制备方法，具体包括以下步骤：

4、（1）可见光响应聚合物的制备，是以可聚合单体、引发剂、功能性单体，可见光响应单体为原料，采用一步自由基共聚合法制备得到的；

5、（2）称取一定量可见光响应聚合物溶于二氯甲烷中后与放入纸张；

6、（3）浸泡一段时间后取出滤纸，于40 度下烘干得到可循环使用的可见光打印纸。

7、优选的，可聚合单体可选自以下分子结构一种或者多种组合。

8、，式中30≥n≥1。

9、可聚合单体在聚合物中的含量为94-99.99 wt%，优选为98-99.9 wt%。

10、优选的，功能性单体可选自以下分子结构一种或者多种组合。

11、，式中30≥n≥0。

12、功能性单体在聚合物中的含量为0~5 wt%，优选为0.1~1wt%。

13、本方案在生长材料中含有大量的可形成多重氢键结构、羟基、羧基、氨基、磺酸基等结构，可以有效的和纸张相结合，实现聚合物的均匀分布。

14、优选的，可见光响应单体可选自以下分子结构一种或者多种组合。

15、，式中30≥n≥0。

16、可见光响应单体在聚合物中的含量为0.01~1 wt%，优选为0.05~0.1 wt%。

17、光响应单体在可见光的刺激下，红色的开环态转变为无色的闭环态，由于闭环态为非稳定态，在加热条件下可以转化为红色的非闭环态，具体如下：

18、

19、采用上述方法制备得到的可见光打印纸在可见光打印中的应用。可见光打印纸用可见光打印机配套使用，所述可见光打印机包括激光笔、控制器、机械臂、距离传感器、壳体；

20、所述机械臂包括第一支架、第二支架、第三支架、第一电机、第二电机、第三电机，所述壳体底板上设有x轴导轨，第一支架与x轴导轨滑动连接，第二支架一端与第一支架连接，第二支架上设有y轴导轨，第三支架与y轴导轨滑动连接，第三支架上设有z轴导轨，激光笔与z轴导轨滑动连接，x轴导轨、y轴导轨、z轴导轨互相垂直，所述第一电机驱动第一支架沿x轴导轨移动，第二电机驱动第三支架沿y轴导轨移动，第三电机驱动激光笔沿z轴导轨移动；

21、所述距离传感器安装在第三支架上，所述控制器与激光笔、第一电机、第二电机、第三电机、距离传感器电连接。

22、控制器可以控制机械臂的位置、速度等参数，利用机械臂的运动带动激光笔，结合距离传感器调整激光笔与纸张间距，同时控制激光笔电源的开关，从而在纸上留下轨迹，实现字符的书写。

23、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

24、（1）可见光打印纸经测试至少可循环打印100次，循环性能优异。

25、（2）可见光打印纸可通过控制温度从而决定信息的存储时间，其可控性强。

26、（3）相比于传统打印机，光打印机采用无墨化智能打印，且可见光打印纸可循环使用，不仅节约了油墨、纸张等耗材成本，同时也具有低碳环保的生态效益。

27、（4）本发明可见光打印纸与自动化打印机，有望在超市小票、电影票、桌签、餐饮店取餐号、大型体育赛事门票、银行取号单等领域得到广泛应用。

28、下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

技术特征：

1.一种可循环使用的可见光打印纸制备方法，其特征在于，以可聚合单体、功能性单体和可见光响应分子为原料，根据现有技术制备可见光响应聚合物，并将其涂覆在普通打印纸上，即制备得到可循环使用的可见光打印纸。

2.根据权利要求1所述的一种可循环使用的可见光打印纸制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种可循环使用的可见光打印纸制备方法，其特征在于，可聚合单体选自以下分子结构的一种或任意组合：

4.根据权利要求1所述的一种可循环使用的可见光打印纸制备方法，其特征在于，功能性单体选自以下分子结构的一种或任意组合：

5.根据权利要求1所述的一种可循环使用的可见光打印纸制备方法，其特征在于，所述功能性单体在聚合物中的含量为0~5 wt%；可见光响应单体在聚合物中的含量为0.01~1wt%；可聚合单体在聚合物中的含量为94-99.99 wt%。

6.根据权利要求5所述的一种可循环使用的可见光打印纸制备方法，其特征在于，所述功能性单体在聚合物中的含量为0.1~1wt%；可见光响应单体在聚合物中的含量为0.05~0.1wt%；可聚合单体在聚合物中的含量为98-99.9 wt%。

7.根据权利要求2所述的一种可循环使用的可见光打印纸制备方法，其特征在于，所述可见光响应聚合物与二氯甲烷的质量比(100～140):(1～3)。

8.如权利要求1-7任一所述方法制备得到的可见光打印纸在可见光打印中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，可见光打印纸用可见光打印机配套使用，所述可见光打印机包括激光笔、控制器、机械臂、距离传感器、壳体；

技术总结本发明公开了一种可循环使用的可见光打印纸制备方法及应用，该可见光打印纸首先以可聚合单体、功能性单体、可见光响应单体为原料，采用自由基聚合方法制备了可见光响应聚合物，再进一步涂覆在普通纸张上即可制备所需可见光打印纸。本发明产品可见光打印纸可以循环使用至少100次，配合可见光打印机打印，无需油墨，可循环使用，具有结构简单、投入成本低、环境友好、无污染等优点，适合于在桌签、电影票、取号单打印等生活场景中的应用，在打印市场有着巨大的应用前景。技术研发人员：陈建,吴京梅,陶奇伟,王宏,廖现花,徐书琪,贺洋受保护的技术使用者：湖南科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29