[科普中國]-示溫涂料

以顏色或現(xiàn)象變化來指示物體表面溫度及溫 度分布的一種涂料。其組成包括熱敏顏料、漆 基、溶劑和填料?；现饕獮槟凸饽秃蛐暂^ 好的丙烯酸類樹脂和有機硅樹脂。示溫涂料 可分為可逆和不可逆兩類，其中又有單變色、 雙變色和多變色之分。這類涂料適于水銀溫 度計、毫伏計、輻射高測計不宜測溫的地方， 或連續(xù)運轉(zhuǎn)的部件及大面積表面溫度分布的 測示。如用于化工、煉油、反應(yīng)釜外壁起到 超溫報警作用，用于飛機發(fā)動機和內(nèi)部儀表、 蒙皮結(jié)構(gòu)的溫度測定和溫度分布測示等。

示溫涂料的發(fā)展在第二次世界大戰(zhàn)前后，一些國家對示溫涂料就進行了研究和生產(chǎn)。最早出現(xiàn)的示溫涂料是1938年德國的I．G法貝寧達斯公司的熱色線。20世紀40—70年代，示溫涂料的研究和應(yīng)用有了很大的發(fā)展，其間也出現(xiàn)了易于使用和靈敏變色的示溫片和可逆示溫涂料。70年代以后，則逐漸轉(zhuǎn)向低溫及可逆示溫涂料的研究。

在國內(nèi)，北方涂料工業(yè)研究設(shè)計院從20世紀60年代開始了對示溫涂料的研究。所研制的示溫涂料在航空、國防和民用設(shè)備上廣泛應(yīng)用。近年來，我國一些高校及科研單位(如浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等)也開始研制可逆型示溫涂料，其產(chǎn)品正在應(yīng)用推廣之中。1

分類示溫涂料是借涂料顏色的變化來指示涂裝物溫度的 變化和分布情況。因涂料中含有對溫度敏感的 顏料，所以涂膜受熱至一定溫度時，顏色即發(fā)生 變化。通常分為：①可逆性示溫涂料。涂膜受熱 至一定溫度時即發(fā)生變色，冷卻時又恢復(fù)到原 來的顏色。其變色機理，對有機物來說，由于溫 度變化而使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，例如電子給予 體與電子接受體的相互轉(zhuǎn)化，酸-堿、酮-醇、 內(nèi)酰亞胺-內(nèi)酰胺等的平衡移動，兩種空間結(jié) 構(gòu)或晶體結(jié)構(gòu)互變，分子開環(huán)或產(chǎn)生自由基等； 對無機化合物來說是由于晶相的改變，配位基 幾何結(jié)構(gòu)或配位數(shù)之間的變化。②不可逆性示 溫涂料，即當(dāng)溫度恢復(fù)原來溫度后，涂料顏色不 能恢復(fù)原狀。其變色機理是溫度變化后，產(chǎn)生了 不可逆的化學(xué)反應(yīng)，如化學(xué)組成改變(釋放出氣 體)、生成新的化合物等。

可逆示溫顏料可逆示溫涂料有碘化合物(HgI2、Ag2- HgI4、AgHgI4、Cu2HgI4、AgHgI4+ Cu2HgI4)、胺化合物(CoCl·2C6H12N4·10H2O、 CoBr2·2C6H12N4·10H2O、CoI2·2C6H12N4· 10H2O、CoSO4·C6H12N4·9H2O、NiBr2· 2C6H12N4·10H2O、NiCl2·2C6H12N4·10H2O、Ni (NO3)2·2C6H12N4·10H2O，其中C6H12N4為六亞 甲基四胺，即烏洛托品)，它們的變色溫度大都 在100℃以下，處于40～75℃之間。

不可逆示溫涂料不可逆示溫涂料大多是金屬鹽，如鈷化合 物[Co(NH3)5Cl3、Co(NH3)5ClSiF6、Co(NH3)6- PO4、CoNH4PO4·H2O、CoCO3、CoC2O4]、鎳化 合物[NiCO3、NiC2O4、Ni(NH4)PO4·6H2O、Ni- (CNS)2·4吡啶、Ni(MoO4)6·8H2O]、銅化合 物[CuSO4·Cu(OH)2、CuCO3·Cu(OH)2、CuC2- O4·3H2O、2Cu(CNS)2·2吡啶]、鉻化合 物{[Cr(NH3)6]4(P2O7)3、(NH4)2Cr2O7、[Cr(NH3)5Cl]C2O4}、鎘化合物[Cd(OH)2、CdC2O4·3 H2O]、錳化合物[MnCO3、MnC2O4·5H2O、 MnC4H4O6、Mn(NH4)2P2O7]、鉬化合 物[(NH4)3PO4·12MoO3、Fe(MoO4)6·7H2O]及 NH4VO3·FeC2O4·2H2O、(NH4)2V2O7、ZnO、 Pb(OH)2、Ag2CO3等，它們的變化溫度都在 100℃以上，有的高達950℃，大多數(shù)在 150～300℃之間。

優(yōu)點示溫涂料的優(yōu)點是： 適合于溫度無法測量 的場合，可測量表面溫度分布，使用方便，不需 任何儀器設(shè)備。不可逆示溫涂料可作為記錄資 料予以保存；熱敏紙的成色劑；化學(xué)反應(yīng)過程中 溫度變化的指示；熱交換器、反應(yīng)設(shè)備、管道、電 機外殼的涂裝；貯罐等溫度指示；玩具、商標、室 內(nèi)裝飾、服裝等；尤其是用作防偽商標，利用手 觸熱量，使商品顯色；國防、消防、陶瓷、 變色茶杯等，均可使用。示溫涂料的缺點是受使 用條件的限制， 精確度差。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

杜強 - 高級工程師 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所