热敏涂料

热敏涂料又称为示温涂料，是一种新型的特殊涂料（Temperature–sensitivepaint/coating）广泛应用于超温报警、物体大面积表面温度分布的测量、非金属材料的温度测量、指示消毒灭菌的温度以及作为防伪标志等。示温涂料是利用在特定的温度范围内，有明显的颜色变化或者熔融状态时发生颜色变化的化合物作为颜料，以温度测定为目的的一类专用涂料。可逆型受热时改变颜色，冷却时候恢复本来颜色不可逆型受热时改变颜色，冷却时不能恢复本来颜色熔融型一种具有固定熔点的微细白色或彩色结晶有机化合物，均匀分散在较高熔点的基料中配制而成在第二次世界大战前后，一些国家对示温涂料就进行了研究和生产。最早出现的示温涂料是1938年德国的ＩＧ法贝宁达斯公司的热色线。20世纪40—70年代，示温涂料的研究和应用有了很大的发展单变色不可逆示温涂料发展至今，已有温度跨度为30～1350℃，约100多种产品，但各国的产品品种和温度范围不同。目前的品种仍不能完全满足测温的需求世界各国都重视对多变色不可逆示温涂料的开发研制。目前已有几十个品种，温度跨度为60—1300℃。但是各国的情况有所不同1）晶型转变型有些变色颜料是一种结晶物质，在一定温度作用下其晶型发生转变，从而导致颜色的改变。当冷却至室温，晶型复原，颜色也随之复原。（可逆）2）PH值变化型某些物质与高级脂肪酸混合，并加热到一定温度时，酸中离解出的羧酸质子活化，与某种物质作用出现明显的颜色变化。一旦冷却，羧酸质子复原，物质颜色也随之复原。（可逆）3）失去结晶水型含有结晶水的物质加热到一定温度后，会失去结晶水，从而引起物质颜色变化，一经冷却，该物质又能吸收空气中的水汽，逐渐恢复原来的颜色。（可逆）4)升华型具有升华性质的某些物质与填料配合显示一种颜色，但当加热到一定温度时（一定压力下），它由固态分子直接变为气态分子逸出漆基，脱离涂层，此时涂层只显示填料的颜色。（不可逆）5）热分解型无论是有机物还是无机物，在一定的温度和压力下，大部分能发生分解反应。这种分解反应破坏了原来的物质结构，分解产物与原来物质的化学性质截然不同，呈现新的颜色。同时伴有气体放出，如等（不可逆）6）氧化型物质在氧化气氛下加热，可以发生氧化反应生成一种与原组成截然不同的物质，同时产生一种新的颜色（不可逆）2CO3SOOH27）固相反应型利用多种物质的混合物，在特定温度范围内发生固相间的化学反应，并生成一二种或更多种新物质，从而显示与原来截然不同的颜色（不可逆）结晶有机化合物具有在某一固定温度下从不透明的固态转变为透明的液态（熔态）的基本特征。当涂层干燥成膜以后，微细的结晶有机化合物颗粒在其中对白色光产生漫散射，从而使涂层显示高度的白色。一旦涂层受热达到结晶有机化合物的熔点时，该化合物的晶架破坏，晶体质点做无规则的运动，因此导致结晶固体变为透明的液体（熔融始终温度不超过2度），涂层的颜色也相应地由白色迅速转变为无色透明，熔融前后可以产生较大的色差，从而使涂层在很小的温度间隔内瞬时反映出温度的变化。热敏涂料主要由变色颜料、漆基、溶剂、填料及其它添加剂组成1）变色颜料是示温涂料的基本组分，该涂料受热发生颜色变化，主要取决于变色颜料。常用的变色颜料包括有机物质和无机物质两大类，有机物质耐温性差，低于300度，常为低温热敏涂料，无机物耐温性好，300度以上仍有效。可逆型：银、铜、汞的碘化合物、络合物或复盐和镍盐、钴盐与六亚甲基四胺所形成的化合物等有的是失去结晶水，有的则进行晶型转变不可逆型：铅、镍、铬、锌、钴、铁、镉、锶、镁、钡、钼、锰等的磷酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氧化物、硫化物以及偶氮颜料、芳基甲烷颜料等加热时发生热分解或氧化、化合所引起的2）漆基使颜料均匀展色，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，如虫胶清漆、氨基树脂等3）溶剂选用适当的溶剂可以调节示温涂料漆浆的理想粘度，以便于施工，使被涂物表面得到均匀的涂层。根据挥发速度和与漆基的溶解性，常用的溶剂有醇、酮、酯及苯类等。4）填料填料起助色作用，克服涂料中颜料的沉淀，弥补固体组分的不足，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，因此当加入不同填料时，会导致变色温度升高或降低。一般为用耐热性较强的白色粉末，如氧化锌、氧化钙、二氧化钛、二氧化硅、碳酸钡、碳酸镁、高岭土、滑石粉等。广泛应用于航空、电子、炼油、电力、机械、医学、石油化工等各个工业领域：超温报警物体大面积表面温度分布的测量非金属材料的温度测量（陶瓷、玻璃、纤维）指示消毒灭菌的温度（丹麦罐头暗绿色标记）防伪标志（可逆型）传真机热敏纸（不可逆型）热敏纸的制造，简单地说是在优质的原纸上涂布薄薄的一层“热敏变色层”，主要用于传真机工作原理：当传真机接受记号输入，激发电子束“热头”升温，在某个特定的温度区域内诱导热敏变色层产生化学变化，此时立即显示清晰的文字和图像。采用不同的无色染料可以显示不同的颜色。（不可逆）双色热敏纸、转印热敏纸、通电热敏纸、日本富士马真胶片公司开发的彩色热敏纸目前大部分示温涂料的测量精度在10～30℃，精度低，无法满足科学技术发展的新需要。在温度降低时，涂膜会出现微小的裂缝，严重时会导致涂膜破裂、脱落绝大多数示温涂料都是溶剂型的，变色颜料中常含有重金属盐和氮类化合物，毒性较大参考文献：【1】：示温涂料的研究现状和发展趋势作者：陈立军，沈慧芳，黄洪，张心亚，陈焕钦作者单位：华南理工大学化学工程研究所【2】：不可逆示温涂料的发展及应用作者：李杨，陈洪敏，熊庆荣作者单位：中航工业燃气涡轮研究院,四川江油【3】：欧美工业设计5大材料顶尖创意——金属作者：克里斯·莱夫特瑞，英国