由表5可知,增加颜料用量,变色范围加宽。
2.3.3 碱性品红示温涂料
碱性品红示温涂料也受颜料量的影响,其配方为虫胶溶液(50%)7.8g,钛白粉5g,颜料碱性品红(碱性品红示温涂料的湿涂层为玫瑰红色,干后为青莲色。)0.5~1g。其实验结果见表6所示。
由表6可知,颜料量改变不影响变色温度及范围,在这种情况下,选用第20号配方较为经济。
2.3.4 翡翠绿示温涂料
翡翠绿示温涂料也受颜料量的影响,其配方为虫胶溶液(50%)7.8g,钛白粉5g,颜料翡翠绿量0.1~0.5g。其实验结果见表7所示。
由表7可知,颜料量对变色温度影响不大,但从涂层颜色的清晰来看,配方25较好。
3 示温涂料最佳实验结果
通过百余次实验及对286块试样的筛选,对其配方中的填料、颜料和变色抑制剂组分的影响进行了研究,得出了在60~200℃之间4种不同温度段示温涂料的最佳配方,其配方组成见表8所示。
由表8可以看出,该配方变色灵敏,变色范围小,
色差明显,涂层效果好。
4 影响因素分析
4.1 颜料的影响
示温涂料的变色温度、变色能力及使用范围均取决于变色颜料的选择。用于本实验的可逆示温涂料的变色颜料是钴盐,利用其分子内含有结晶水,当加热到一定温度时,它能失去结晶水引起颜色的变化,而当冷却后,又重新吸收空气中的水汽,慢慢恢复到原来的颜色。用于本实验的不可逆示温涂料变色颜料为碳酸盐、碱性品红及翡翠绿,它们的变色是由于其本身在受热时发生热分解或氧化、化合所引起的,属于化学变化,因而不可逆。所选用的颜料均应符合变色前后色差较大,显色清晰,达到温度后变色敏感的基本要求。
4.2 基料的影响
基料均为具有良好粘结力的高分子物质,它们可以使颜料均匀展色,使涂层牢固地附着于被涂材料的表面。通常选用附着力强、耐温性好、颜色浅而不与颜料组分起化学反应的物质。实验发现,即使同一变色颜料,在不同基料中会表现出不同现象,如所选用碳酸盐在脲醛树脂中变色非常灵敏,达到温度后由深绿变为黑色显色十分清晰,但更换为其他基料,相同温度下则几乎看不出这种颜色的变化。因此,根据不同变色颜料选择适宜的基料是非常重要的。另外还要根据变色温度的高低选择基料的种类。
4.3 填料的影响
填料一般选用耐热性较强的白色粉末,如滑石粉、钛白粉等。填料起助色作用,防止涂料中颜料沉淀,降低涂料成本。填料在温度作用下,某些活化元素对变色颜料能起一种催化或抑制作用,所以当加入不同填料时,会导致变色温度升高或降低,此作用有时也显示在填料的添加量上,因此对于不同示温涂料,对所加入的填料品种及其用量都应精细选择。
5 结束语
通过对变色颜料、基料、填料的筛选,研制出几种示温涂料。其中的可逆示温涂料,除可用于建筑装饰外墙,还可作为低成本防伪标签使用。另外3种为单变色不可逆示温涂料,可用来测量和记录现有温度计不易测量和记温的场合,如涡轮叶片的受热情况、电子元件、轴承套、机械危险部件等处的温度监控;还可用于某些储罐的超温报警等方面。经过本实验确定的4种示温涂料,变色灵敏,色差明显,变色温度范围小,涂层质量好,可在4个温度范围应用。关于示温涂料的研究,有着许多值得深入探索的课题,笔者还在致力于开发更为实用、低成本的示温涂料。