Composiciones de color cambiante, multicolor, fotoactivas, y dosímetros de UV.

Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo y que comprende:

A) un polímero orgánico y

B) desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 75 % en peso, con base en el peso total de los componentes A y

B, de una composición de cambio de color fotoactiva multicolor que comprende,

a) desde 1 hasta 5 partes en peso de uno o más materiales fotocrómicos, tales como un colorante orgánico fotocrómico,especialmente un colorante fotocrómico de espiropirano o espirooxazina,

b) desde 1 hasta 20 partes en peso de uno o más ácidos fenólicos fotolatentes, y

c) desde 1 hasta 10 partes en peso de uno o más formadores de color cromogénicos sensibles de la fórmulaen donde

R1 y R2 independientemente uno de otro son C6-C14arilo o C5-C14 heteroarilo, siendo ambos opcionalmente sustituidospor uno o más C1-C12alquilo, C1-C12alcoxi, C1-C12dialquilamino, C1-C12alquilamino, C6-C14arilo, C6-C14arilamino, di(C1-C14aril)amino o halógeno; o R1 y R2 juntos forman un anillo o sistema de anillo, que comprenden opcionalmente uno omás heteroátomos seleccionados del grupo consistente de O S o/y N; m y n son cada uno un entero 0 o 1, con lacondición de que n es 1 y m es 0;

X es CH o N; y

E denota un anillo o sistema de anillo C6-C14arilo o C5-C14heteroarilo, en donde el anillo o sistema de anillo C6-C14arilo o

C5-C14heterarilo opcionalmente está sustituido por uno o más C1-C12alquilo, C1-C12alcoxi, C1-C12alquilamino, C1-C12dialquilamino, NO2, CN o halógeno.

Composiciones de color cambiante, multicolor, fotoactivas, y dosímetros de UV

Está solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de los Estados Unidos serie No. 61/194, 959 presentada el 2 de octubre de 2.008, cuya divulgación se incorpora aquí en su totalidad como referencia.

Una composición de color cambiante, multicolor, fotoactivo comprende tanto un material fotocrómico y un sistema cromogénico fotosensible provisto el cual sufre una secuencia de cambios de color por exposición a radiación ultravioleta. También se provee un artículo plástico, recubrimiento o formulación de tinta, y un indicador ultravioleta o dosímetro que comprende la composición que cambia de color.

Hay muchas razones para monitorear la luz ultravioleta (UV) , esto es la luz con longitud de onda por debajo de aproximadamente 400 nm. Los efectos nocivos del componente UV de la luz solar que llega a la tierra, luz con longitudes de onda de aproximadamente 280 a aproximadamente 400 nanómetros, son ampliamente reconocidos y están relacionados con numerosos problemas de salud humana tales como cáncer de piel, cataratas, quemaduras solares, envejecimiento de la piel etc. La luz ultravioleta de origen natural también es responsable por la degradación de una variedad de materiales, incluyendo plásticos, recubrimientos, colorantes etc.

Por otro lado, la luz ultravioleta tiene una variedad de usos valiosos en comercio e industria, por ejemplo, los recubrimientos y otros sistemas poliméricos son curados con radiación UV, y las fuentes artificiales de radiación UV se emplean comúnmente en una variedad de campos comerciales.

Dado que la luz UV no puede ser vista o detectada fácilmente de alguna otra manera por los sentidos humanos, se han desarrollado dispositivos para monitorear y medir la exposición a radiación ultravioleta. Estos dispositivos pueden alertar simplemente de la presencia de la luz UV, pueden proveer información cualitativa acerca de la intensidad o la cantidad acumulada de irradiación UV a la cual una persona o material ha estado expuesta, o el dispositivo puede medir cuantitativamente la cantidad de exposición a la radiación UV. Estos dispositivos pueden ser utilizados, por ejemplo, para alertar acerca de la cantidad de luz UV potencialmente nociva a la cual una persona o artículo están siendo expuestos, o puede señalar a un fabricante cuanta radiación UV potencialmente útil ha sido aplicada a un recubrimiento o plástico curable con UV.

Tal como se utiliza aquí, un indicador de UV es un dispositivo que alerta de la presencia de una intensidad mínima definida de radiación UV; un dosímetro es un dispositivo que indica la cantidad de radiación UV a la cual ha estado expuesto un sujeto. Un dosímetro puede ser semicuantitativo. Por ejemplo, un dosímetro puede contener un indicador que cambia de color cuando se ha encontrado un nivel predeterminado de exposición, o dosis, de radiación UV, o un cambio continuo de color puede estar correlacionado con cantidades específicas de dosis acumulativas de UV.

Se conocen los indicadores y dosímetros de UV que usan materiales fotocrómicos. Los materiales fotocrómicos, por ejemplo, colorantes fotocrómicos, cambian de color por exposición a la activación con luz, en este caso luz UV, y frecuentemente revierten al color original cuando se retira la luz activadora. En muchos casos, el material original no activado es incoloro o claro. Puesto que las formas activadas de muchos colorantes fotocrómicos son de alguna manera inestables, la cantidad de degradación del colorante, determinada por ejemplo, mediante un descenso en la intensidad del color de la forma activada, pueden utilizarse como medida de la cantidad de exposición UV. Así, puede prepararse un dosímetro sencillo semicuantitativo utilizando materiales fotocrómicos.

Por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos 5, 914, 197, incorporada aquí en su totalidad como referencia, divulga una banda para la muñeca que comprende un colorante fotocrómico reversible en donde la forma de intensidad de color por exposición puede ser utilizada como una medida de la intensidad de la luz UV presente.

La Patente de los Estados Unidos 4, 705, 046, incorporada aquí en su totalidad como referencia, divulga un dispositivo para la medición cualitativa de la radiación UV recibida por la piel el cual consiste de una banda laminar que comprende un material fotocrómico y un material de referencia. El material de referencia es de forma adecuada un colorante que coincide cercanamente con el color del material fotocrómico después de exposición a una cantidad predeterminada de radiación UV. Se puede establecer visualmente la exposición a radiación UV por una comparación directa de las densidades de color del material fotocrómico y del material de referencia durante la exposición a la luz solar.

Otros dispositivos similares se encuentran en las patentes de los Estados Unidos Nos. 6, 132, 681; 6, 818, 904; 5, 986, 273; 5, 589, 398; 3, 787, 687, 5, 117, 116, 4, 659, 649, 5, 296, 275, 3, 903, 423, 5, 581, 0906 y 734, 440, cuyas divulgaciones se incorporan aquí en su totalidad como referencia. La publicación de la solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 2001/0019110, 2004/0109789 y 2002/0022008 cuyas divulgaciones se incorporan aquí como referencia en su totalidad; y la WO 2007/137936.

Los materiales cromogénicos también pueden ser usados en dosímetros simples. Los sistemas cromogénicos comprenden un formador de color y un activador. Tales sistemas se encuentran comúnmente en la formación de color sensible a presión. Por ejemplo, se encapsula un activador para evitar el contacto con el formador de color. La presión aplicada rompe la cápsula liberando el activador causando la reacción que da lugar al color.

También se conocen sistemas cromogénicos los cuales son activados por la luz UV. Por ejemplo, las sales onio, ácidos fotolatentes y bases fotolatentes y muchos otros activadores sensibles a UV han sido utilizados como formadores de color en una variedad de sistemas comerciales. En estos sistemas, la cantidad de ácido generado, y por lo tanto la cantidad de formación de color, se determina mediante el nivel de la dosis de los UV. Así, puede desarrollarse un sistema donde la cantidad de color desarrollado está relacionada con la dosis UV.

La Patente de los Estados Unidos 5, 612, 541, incorporada aquí en su totalidad como referencia, divulga dosímetros de UV que comprenden un sistema cromogénico. En una realización, un formador de color y un activador de ácido de Lewis encapsulado con pobre estabilidad de color se aplican como una capa a un dosímetro de UV. La presión aplicada libera el ácido de Lewis y se crea un color inicial de tiempo cero. Debido a la inestabilidad de color del ácido de Lewis, la intensidad del color recién formado disminuye sustancialmente con el transcurso de unas pocas horas cuando se expone a la luz solar. En una realización alternativa, se utiliza un sistema cromogénico fotoactivo inicialmente claro el cual cambia a tintes crecientemente más oscuros cuando se expone a la luz UV. Comparando el color del dosímetro de cualquiera de las realizaciones durante o después de la exposición a UV con los colores de una carta de referencia, correlacionadas con la tinción del sistema de color cromogénico después de dosis específicas de UV, se obtiene una medición de la cantidad de exposición a UV.

El uso de los dosímetros cromogénicos activados por UV en ciertas aplicaciones tales como aplicaciones donde es posible el contacto con la piel, puede complicarse por el uso de fotoactivadores potencialmente nocivos o tóxicos. La WO 2008022952 (equivalente a la solicitud de Patente de los Estados Unidos copendiente No. 12/310, 260 la cual se incorpora aquí como referencia) , divulga un dosímetro de UV el cual comprende un formador de color y un ácido o base fotolatentes en donde el ácido fotolatente es un éster de sulfonil oxima.

Los activadores fotosensibles de un sistema cromogénico también pueden ser extremadamente sensibles y altamente reactivos. Por ejemplo, en el sistema de WO 08022952, puede presentarse un desarrollo completo de color, tal como desde claro a magenta durante 2 minutos bajo radiación UV. Esto puede ser un problema en dosímetros de UV en donde es deseable un cambio más lento tal como en dosímetros utilizados para alertar de la sobreexposición de la piel a la luz solar donde el dispositivo necesita operar durante una o más horas.

La Patente de los Estados Unidos No. 5, 627, 278, incorporada aquí en su totalidad como referencia, divulga que los derivados de fenol pueden ser utilizados como activadores fotosensibles para formadores de color cromogénicos. Los fenoles son ácidos... [Seguir leyendo]

1. Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo y que comprende: A) un polímero orgánico y B) desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 75 % en peso, con base en el peso total de los componentes A y

B, de una composición de cambio de color fotoactiva multicolor que comprende,

a) desde 1 hasta 5 partes en peso de uno o más materiales fotocrómicos, tales como un colorante orgánico fotocrómico, especialmente un colorante fotocrómico de espiropirano o espirooxazina, b) desde 1 hasta 20 partes en peso de uno o más ácidos fenólicos fotolatentes, y c) desde 1 hasta 10 partes en peso de uno o más formadores de color cromogénicos sensibles de la fórmula

en donde

R1 y R2 independientemente uno de otro son C6-C14arilo o C5-C14 heteroarilo, siendo ambos opcionalmente sustituidos por uno o más C1-C12alquilo, C1-C12alcoxi, C1-C12dialquilamino, C1-C12alquilamino, C6-C14arilo, C6-C14arilamino, di (C1C14aril) amino o halógeno; o R1 y R2 juntos forman un anillo o sistema de anillo, que comprenden opcionalmente uno o más heteroátomos seleccionados del grupo consistente de O S o/y N; m y n son cada uno un entero 0 o 1, con la condición de que n es 1 y m es 0;

X es CH o N; y

E denota un anillo o sistema de anillo C6-C14arilo o C5-C14heteroarilo, en donde el anillo o sistema de anillo C6-C14arilo o C5-C14heterarilo opcionalmente está sustituido por uno o más C1-C12alquilo, C1-C12alcoxi, C1-C12alquilamino, C120 C12dialquilamino, NO2, CN o halógeno.

2. Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el compuesto de la fórmula (I) es un compuesto de la fórmula

en donde

G y G’ son independientemente H, C1-C12alquilo, C1-C12alcoxi, C1-C12alquilamino, C1-C12dialquilamino, NO2, CN o halógeno,

R1 y R2 son seleccionados de fenilo, fenilo sustituido con C1-C12alquioxi, fenilo sustituido con C1-C12dialquilamino, indol, indol sustituido con C1-C12alquilo, C1-C12alcoxi, C1-C12dialquilamino y/o halógeno, pirazol y pirazol sustituido con C1-C12alquilo, C1-C12alcoxi, C1-C12dialquilamino y/o halógeno, o R1 y R2 juntos forman un anillo o sistema de anillo seleccionado de en donde R3, R4, R5 son C1-C24alquilo;

R6-R9 son hidrógeno, C1-C24alquilo, C6-C14arilo, tales como fenilo, naftilo o antrilo, o fenil-C1-C6alquilo, en particular bencilo, en donde los sustituyentes C6-C14arilo y fenil-C1-C3alquilo en los anillos fenilo opcionalmente son sustituido con uno o más C1-C12alquilo, C1-C12alcoxi, hidroxilo o/y halógeno; y los anillos aromáticos del C6-C14arilo y fenil-C1-C3alquilo sustituyentes son opcionalmente sustituido con uno o más C1-C12alquilo, C1-C12alcoxi, hidroxilo y/o halógeno.

3. Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo multicolor de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el compuesto de la fórmula (I) es de la fórmula

en donde cada R es independientemente hidrógeno o C1-C12alquilo.

4. Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un pigmento orgánico o inorgánico.

5. Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el ácido fenólico fotolatente es un fenol oculto seleccionado del grupo consistente de monofenoles alquilados

alquiltiometilfenoles, hidroquinonas, hidroquinonas alquiladas, tocoferoles, alquilidenebisfenoles, malonatos hidroxibencilados, compuestos hidroxibencilo aromáticos, ésteres de ácido º- (3, 5-di-tert-butil-4-hidroxifenil) propiónico, ésteres de ácido º- (5-tert-butil-4-hidroxi-3-metilfenil) propiónico, ésteres de ácido º- (3, 5-diciclohexil-4hidroxifenil) propiónico, ésteres de ácido 3, 5-di-tert-butil-4-hidroxifenilo acético, y amidas de ácido º- (3, 5-di-tert-butil-4hidroxifenil) propiónico.

6. Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el ácido fenólico fotolatente b es un compuesto de la fórmula

en donde,

R1, R2, R3, R4 y R5 son independientemente uno de otro hidrógeno, O-R, O-CO-R, COOR, C1-C24-alquilo, C2-C24

alquenilo, arilo, por ejemplo fenilo o fenilo sustituido una a tres veces con C1-C8alquilo, alquilo o alquenilo que puede ser interrumpido una o más veces por uno o más carbonilo, carbonilo oxi o átomo de oxígeno y alquilo, alquenilo, alquilo interrumpido, alquenilo interrumpido o arilo puede ser sustituido una o más veces por uno o más C1-C8 alquilo, halógeno, O-R, O-CO-R, (CO) R, COOR,

o cualesquiera dos de los adyacentes R1, R2, R3, R4 y R5 pueden formar un anillo carbocíclico o heterocíclico de 5 o 6

miembros, anillo carbocíclico o heterocíclico que puede ser sustituido una o más veces por uno o más O-R, O-CO-R, COOR, C1-C24-alquilo, C2-C24-alquenilo o arilo,

en donde R is hidrógeno, C1-C24-alquilo, C2-C24-alquenilo, arilo, por ejemplo fenilo o fenilo sustituido una a tres veces con C1-C8alquilo, o C1-C24-alquilo o C2-C24-alquenilo los cuales son interrumpidos una o más veces por carbonilo, carboniloxi o átomo de oxígeno y/o sustituido una o más veces con uno o más halógeno, hidroxilo, C1-C8 alcoxi, C1-C8 alcoxicarbonilo, o C1-C8 carbonilalcoxi.

7. Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo de acuerdo con la reivindicación 6, en donde

R1 es C1-C8-alquilo,

R2, R3, R4 y R5 son independientemente uno de otro hidrógeno, O-R, C1-C24-alquilo, alquilo que puede ser interrumpido una o más veces por uno o más átomo de oxígeno y/o sustituido una o más veces con uno o más halógeno, O-R, OCO-R, (CO) R, COOR,

o cualesquiera dos de los adyacentes R2, R3, R4 y R5 pueden formar un anillo carbocíclico o heterocíclico de 5 o 6

miembros anillo carbocíclico o heterocíclico que puede ser sustituido una o más veces por uno o más O-R, O-CO-R, COOR, C1-C24-alquilo,

en donde R is hidrógeno, C1-C24-alquilo, C2-C24-alquenilo, o C1-C24-alquilo o C2-C24-alquenilo interrumpido una o más veces con átomo de oxígeno y / o sustituido una o más veces con uno o más halógeno, hidroxilo, C1-C8 alcoxi, C1-C8 alcoxicarbonilo, o C1-C8 carbonilalcoxi.

8. Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el ácido b fotolatente es un tocoferol o una mezcla de tocoferoles, preferiblemente a-tocoferol, º-tocoferol, ytocoferol, o-tocoferol, o una mezcla de los mismos.

9. Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el material fotocrómico es un colorante fotocrómico de espiropirano o espirooxacina.

10. Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo de acuerdo con la reivindicación 1

o 9, donde el material fotocrómico es un compuesto de la fórmula 11. Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el material fotocrómico del componente a es un compuesto de la fórmula el ácido fotolatente del componente b es un tocoferol o mezclas de tocoferoles, y el compuesto de la fórmula (I) del componente c es de la fórmula

en donde cada R es independientemente hidrógeno o C1-C12alquilo.

12. Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la relación en peso del componente formador de color c al componente de ácido fotolatente b varía de 1:10 a 2:1, y la relación del componente a al peso combinado de componentes b y c va de 1:20 a 2:1, por ejemplo, desde aproximadamente 1:20 hasta aproximadamente 1:1.

13. Un dosímetro que comprende una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo de acuerdo con la reivindicación 1.

14. Un dosímetro que comprende una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo de 10 acuerdo con la reivindicación 4.

15. Un dosímetro de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende una tinta o recubrimiento de cambio de color fotoactivo adherida a un sustrato orgánico o inorgánico.

16. Un método para preparar un dosímetro de UV método que comprende formar una película polimérica que

comprende la tinta, recubrimiento, plástico de cambio de color fotoactivo de acuerdo con la reivindicación 1 adheridos a 15 un sustrato.

17. Un método para preparar un dosímetro de UV de acuerdo con la reivindicación 16, en donde la tinta de cambio de color fotoactivo es impresa sobre la superficie del sustrato orgánico o inorgánico.

18. Una tinta, recubrimiento, plástico o artículo impreso de cambio de color fotoactivo multicolor de acuerdo con la

reivindicación 1, en donde el polímero orgánico se selecciona de copolímeros de acetato de vinilo, cloruro de polivinilo, 20 alcoholes polivinílicos, poliacrilatos y poliésteres.

19. Imágenes sobre papel o productos de papel, decales, etiquetas desprendibles, o tatuajes temporales que comprenden la composición de la reivindicación 1.

20. Láminas termoplásticas, artículos moldeados por compresión, pellas, fibras, películas u otros artículos termoplásticos moldeados que comprenden la composición de la reivindicación 1.