示溫涂料（指示物體表面溫度的涂料）

正文

1、示溫涂料及其分類

當(dāng)涂層被加熱到一定溫度而發(fā)生顏色或其他現(xiàn)象變化來指示物體表面溫度及溫度分布的涂料稱作示溫涂料，通常也稱為變色涂料或熱敏涂料。根據(jù)示溫涂料變色后出現(xiàn)顏色的穩(wěn)定性，可以分成可逆型示溫涂料和不可逆型示溫涂料；又可根據(jù)涂層隨溫度變化所出現(xiàn)的顏色的多少分為單變色示溫涂料和多變色示溫涂料。當(dāng)受熱到一定溫度涂層顏色發(fā)生變化，顯出一種新的顏色，而再冷卻到常溫時，重新又恢復(fù)到原來的顏色，這種涂料稱為可逆型示溫涂料；如果冷卻到常溫時，涂層顏色不能恢復(fù)到原來的顏色，則稱為不可逆型示溫涂料。隨溫度上升，涂層在某一溫度范圍只出現(xiàn)一種新的顏色，此類涂料稱為單變色示溫涂料；如果隨溫度上升涂層

在不同的溫度階段能出現(xiàn)2種以上的新的顏色，則稱為多變色示溫涂料。

2、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(jìn)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(dá)斯公司的熱色線。20世紀(jì)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(jì)院從20世紀(jì)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。

3 、單變色不可逆示溫涂料

單變色不可逆示溫涂料是研制和應(yīng)用最早的示溫涂料，各國均有自己的品種。

3．1 應(yīng)用

單變色不可逆示溫涂料主要用于飛機(jī)儀表、蒙皮各部的溫度分布的測量；煉油廠裂解反應(yīng)釜測溫和超溫報(bào)警；電氣設(shè)備的發(fā)熱監(jiān)控；以及其他場所如產(chǎn)品熱處理過程的監(jiān)控和標(biāo)記等等。單變色不可逆示溫涂料必須正確使用才能達(dá)到示溫效果，這除與產(chǎn)品性能有關(guān)外，還與實(shí)際使用環(huán)境有關(guān)。如果涂層實(shí)際使用條件(如升溫速度、恒溫時間、氣氛、壓力等)與其所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)之間相差越大，涂層所出現(xiàn)的變色溫度與標(biāo)定的變色溫度之間誤差也越大。因此，在使用單變色不可逆示溫涂料時，必須盡量使應(yīng)用環(huán)境和技術(shù)指標(biāo)相符或相近。另外，漆膜厚度也要與技術(shù)指標(biāo)一致。

3．2發(fā)展前景

單變色不可逆示溫涂料發(fā)展至今，已有溫度跨度為30～1350℃，約100多種產(chǎn)品，但各國的產(chǎn)品品種和溫度范圍不同。目前的品種仍不能完全滿足測溫的需求，例如國產(chǎn)高溫段(300℃以上)的品種存在溫度間隔大、品種少、誤差大等缺點(diǎn)；有些產(chǎn)品因原材料原因?yàn)lI臨絕種，有些品種亟須改進(jìn)。因此，單變色不可逆示溫涂料仍需要改進(jìn)和完善。不過，單變色不可逆示溫涂料具有測溫精度較高，在飛機(jī)、火炮等部件的測溫，電氣設(shè)備、機(jī)器設(shè)備、化工設(shè)備的安全警報(bào)指示和科研上仍將繼續(xù)發(fā)揮作用。

4 、多變色不可逆示溫涂料

多變色不可逆示溫涂料具有大面積場測溫功能，記憶最高溫度不破壞物體表面形狀，不影響氣流狀態(tài)，使用方便，測量結(jié)果直觀等特點(diǎn)。因此廣泛應(yīng)用于發(fā)動機(jī)燃燒室、渦輪外環(huán)導(dǎo)向葉片、加力擴(kuò)散器等部件的測溫。

世界各國都重視對多變色不可逆示溫涂料的開發(fā)研制。目前已有幾十個品種，溫度跨度為60—1300℃。但是各國的情況有所不同，如德國研制生產(chǎn)9種雙變色示溫涂料，溫度范圍從55—1300℃；5種三變色示溫涂料，溫度范圍為65～340℃。如美國的多變色示溫涂料有3種，溫度范圍為285—1800℃。如英國生產(chǎn)的有450～1100℃八變色示溫涂料，牌號為C3；600～1070℃十變色示溫涂料，牌號為GTL；以及牌號分別為TP6、TP7、TP8的六變色、七變色、八變色的示溫涂料，測溫跨度分別為500～1150℃、600～1070℃、420～910℃。我國現(xiàn)有Sw-M多變色不可逆示溫涂料系列7個品種，由北方涂料工業(yè)研究設(shè)計(jì)院研制并生產(chǎn)；測溫跨度分別為400—1250℃的8個品種。

4．1 多變色不可逆示溫涂料的特性

用多變色不可逆示溫涂料測溫，只用一種涂料就能測出一個溫度區(qū)間的溫度分布，極為方便和經(jīng)濟(jì)，所以要比單變色不可逆示溫涂料用途廣。其一般能精確到(±10～±20)℃，測量結(jié)果及精度與使用條件有很大的關(guān)系。有些品種只能在特定的環(huán)境中使用，例如國產(chǎn)sw．M一3只能在煤油燃燒產(chǎn)物和大量空氣混和物中使用，而在其他氣氛中使用時，必須重新標(biāo)定。

4．2 多變色不可逆示溫涂料的應(yīng)用

多變色不可逆示溫涂料主要用于發(fā)動機(jī)主燃燒室、火焰筒、渦輪外環(huán)導(dǎo)向葉片、加力擴(kuò)散器以及其他動態(tài)或大面積場的測溫。多變色不可逆示溫涂料的正確使用：①多變色不可逆示溫涂料的示溫精度要差于一般的溫度計(jì)，它只能給出一個溫度區(qū)間，要想進(jìn)一步準(zhǔn)確測量某一點(diǎn)溫度，需采取其他方法或幾種示溫涂料交替使用；②每種示溫涂料的使用環(huán)境條件各不相同，使用之前應(yīng)確定該品種是否適用于使用環(huán)境。

4．3 多變色不可逆示溫涂料的發(fā)展前景

多變色不可逆示溫涂料是目前應(yīng)用最廣和最多的示溫涂料，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)已有幾十個品種問世，其溫度范圍為300—1600℃之間，極大地滿足了高溫測量的需要。現(xiàn)在需要解決的問題有：①開發(fā)溫度跨度大、間隔小、色差明顯、精度高的新型品種；②探索其發(fā)色機(jī)理，以指導(dǎo)新品種的開發(fā)研制。

5 、單變色不可逆示溫貼片

示溫貼片的出現(xiàn)是在20世紀(jì)70年代初，它是在示溫涂料基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新產(chǎn)品。它不僅具備了示溫涂料的全部優(yōu)點(diǎn)，而且還克服了示溫涂料精確度不高，施工、運(yùn)輸不便，受外界因素影響大等缺點(diǎn)。在300cC以下，基本上可以代替單變色不可逆示溫涂料測溫。示溫貼片是把示溫涂料或顏料經(jīng)過特殊加工，制成黏貼片，對各種物體表面均有良好的附著力。我國現(xiàn)有的示溫貼片產(chǎn)品主要有北方涂料工業(yè)研究設(shè)計(jì)院研制生產(chǎn)的Sw—P系列單變色不可逆示溫貼片，溫度范圍為37～265℃，每隔10℃左右一個測溫點(diǎn)。

5．1 單變色不可逆示溫貼片的應(yīng)用

單變色不可逆示溫貼片由于具有體積小、使用簡便、測溫精度高、不受環(huán)境影響等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于測量飛機(jī)蒙皮、儀表部件的溫度，電器設(shè)備溫升過熱狀態(tài)監(jiān)測，機(jī)械構(gòu)件的修理及能源應(yīng)用方面。

5．2 單變色不可逆示溫貼片的發(fā)展前景

目前示溫涂料已從利用物質(zhì)間化學(xué)變化轉(zhuǎn)向物理變化發(fā)展，示溫貼片是示溫涂料發(fā)展的一個方向。示溫貼片自問世以來迅速發(fā)展，其溫度范圍已從20—300℃擴(kuò)展到一20—600℃，溫度間隔由20～50℃縮至5—20℃，示溫精度有些已達(dá)±5℃。隨著技術(shù)的進(jìn)步和測溫的需要，單變色不可逆示溫貼片將朝著多變色、高精度、間隔小的方向發(fā)展，得到更廣泛的應(yīng)用。

6、可逆示溫涂料

可逆示溫涂料的出現(xiàn)的應(yīng)用是在20世界60年代末到70年代初。德國、英國和美國均發(fā)展了自己的可逆示溫涂料，日本在可逆示溫涂料的開發(fā)和應(yīng)用上要領(lǐng)先于其他國家。可逆示溫涂料發(fā)展至今，其性能和溫度范圍均趨成熟，已成功應(yīng)用于各個領(lǐng)域。而我國在可逆示溫涂料方面的開發(fā)和研究較晚。可逆示溫涂料按呈色物的性質(zhì)可分為無機(jī)可逆示溫涂料和有機(jī)可逆示溫涂料，也可按呈色的多少分為多變色可逆示溫涂料和單變色可逆示溫涂料。目前應(yīng)用最廣，技術(shù)條件最為成熟的是以熱敏變色有機(jī)材料為呈色物的有機(jī)可逆示溫涂料。

目前高分子液晶可逆示溫涂料應(yīng)解決的問題是：①尋找降低原材料與加工成本的有效途徑；②揭示加工、結(jié)構(gòu)與性能之間的定量關(guān)系；③開發(fā)適宜的高分子液晶的新型共混和復(fù)合技術(shù)，以滿足不同性能的要求；④使液晶相變溫度進(jìn)一步向低溫區(qū)擴(kuò)展，進(jìn)一步擴(kuò)大液晶相溫度區(qū)間。

6．4可逆示溫涂料的應(yīng)用及前景

可逆示溫涂料的應(yīng)用很廣泛，除在工業(yè)生產(chǎn)中起示溫報(bào)警作用之外，還為美化生活提供條件，如涂在紙張、木材、塑料、金屬、陶瓷、玻璃、布等底材上，獲得裝飾性、趣味性高的底材和制品，可以制作變色衣料、變色茶杯、防偽標(biāo)簽等。又可用在汽車輪胎、橡膠制品等缺陷的無損檢測方面?？赡媸緶赝苛犀F(xiàn)朝著溫度范圍寬(從零下幾十度到200℃左右)、多變色、靈敏和重復(fù)性好、壽命長的方向發(fā)展。需要解決的問題是：①微膠囊化技術(shù)的進(jìn)一步研究；②液晶聚合物技術(shù)的研究；③新的熱變色物質(zhì)的開發(fā)。