低温可逆示温涂料及性能的研究

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前言 示温涂料是利用在特定的温度范围内， 有明显的
； 填料： 沉淀 1213（重质） 、 生 89 "."( 0 .: 标准测定） % 石灰、 高龄土、 云母粉， 均为工业品； 溶剂： 正丁醇， 化学 纯。 %/( 仪器设备 金佳机械有限公司； 架盘药 ;< 0 (## 小型分散机， 物天 平， 海 鸥 牌 )1 0 ,="(9 型， 福 州 天 平 仪 器 厂； 重庆实验设备厂。 1<!#" 型超级恒温器， $ +/" 工艺流程及性能测试 工艺流程及性能测试
作者 采 用 &’( )’*+ 为 变 色 物 质， 沉 淀 1213% （重 质） 、 生石灰、 高龄土、 云母粉等无机材料作为填料， 研 制了一系列低温可逆示温涂料， 通过示温涂料的变色 温度、 复色时间等性能实验， 探讨了不同类型的填料对 示温涂料性能的影响， 并确定了最佳配方。 " 变色机理 示温涂料受热发生颜色变化是其中的变色颜料引 起的。因为变色颜料受热会发生一系列的物理和化学 变化， 从而引起色变。一般示温颜料的变色机理包括 晶型转化、 得失结晶水、 熔融、 氧化、 分解以 4) 值变化、 及固相反应等。 &’( )’*+ 就是晶型转变机理的典型代 表， 当温度低于 !#/.5 时， 呈黄色， 为畸变的四方闪锌 矿 结 构， 而高于这一温度即变为橙红色的立方晶 型 # %/"
涂料一般性能测试结果
干燥时间 6 ,)( *)+ +)+ +)( 平整光亮 平整光亮 平整光亮 平整光亮 涂层外观 耐水性 耐热性
（!((’恒温 -6） （浸水 ,/ 6） 不起泡 起泡 不起泡 不起泡 起鼓、 脱落 无变化 无变化 无变化
（重质） 2324 !-+ * 生石灰 高龄土 !+/ !-% !-/
从表 ! 的结果可以看出， 编号为 , 和 + 的涂料有 较好的漆膜光泽、 涂层外观， 干擦性和遮盖力也较好， 其变色温度与变色颜料的变色温度基本一致。而颜料 分数低于 ()%+ 的配方， 遮盖力、 漆膜光泽和外观都较 差。另外， 漆基含量在 ()*+ 时， 虽然有较好的遮盖力， 但是涂层干燥后容易掉粉， 且变色温度也略微升高。 因此根据以上结果， 同时考虑成本等其它因素， 本系列 涂料的 基 本 配 方 （质 量 分 数 表 示） 可 选 定 如 下： 漆基 变色颜料 ()*(， 填料 ()*(， 稀释剂适量。 (),(， + 1 % 不同填料对变色温度和复色时间的影响 分别用沉淀 2324（重质） 、 生石灰、 高龄土、 云母 * 粉作为填料， 按照 + 1 ! 所确定的基本配方比例制成涂 料， 进行变色温度和复色时间 （即完全变色后， 放入室 温环境后颜色完全恢复原色所需要的时间） 的测试和 比较， 其结果见表 %。
编号 质量分数 质量分数 质量分数 ! % * , + . / 0 ()*+ ()*+ ()*+ (),( (),( (),( ()+( ()+( ()+( (),( ()*% ()%+ (),( ()*( ()%( ()%( ()%+ ()*( ()%+ ()*% (),( ()%( ()*( (),( ()*( ()%+ ()%(
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湖北化工
(##( 年第 $ 期
低温可逆示温涂料及性能的研究
余 坚， 苑俊章， 郝志峰 （汕头大学化学系， 广东 汕头 !"!#$%）
摘 要： 介绍了以 &’( )’*+ 为变色颜料， 不同的无机材料作为填料， 研制成低温可逆示温涂料的工艺流程； 通过该系 列示温涂料的变色温度、 复色时间等性能实验， 探讨了不同类型的填料对示温涂料性能的影响， 并确定了最佳配方。 关键词：可逆； 示温涂料； 热致变色 中图分类号： ,-$%./! 文献标识码： & 文章编号： （(##(） "##+ 0 #+#+ #$ 0 ##%# 0 #(
表*
填料 遮盖力 ・ " #$ %
不同配方的涂料性能比较
颜料 填料 漆膜色泽 好 一般 一般 好 好 一般 差 差 好 遮盖力 ・ " #$ % !,(!-( !+(!-% !++!.( !+/!-+ !+/!-/ !-(!.+ !.(!/( !.(!/( !-/!.+ 干擦性 变色温度 & ’ 微掉粉 微掉粉 微掉粉 不掉粉 不掉粉 不掉粉 不掉粉 不掉粉 不掉粉 +()(+%)+ +()(+!)+ +()(+%)( +()(+!)( ,0)++!)+ +()++!)( +()(+!)+ +()(+!)+ +!)++*)(
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特种涂料 料可分为可逆和不可逆两种。 示温涂料的主要用途是测量物体表面温度的分布 情况， 以满足一般测温仪器难于检测的场合， 如用于航 空、 电力、 炼油、 电子等工业领域中的示温报警等。目 前， 欧洲、 美国和日本在这方面的研究和应用处于领先 地 位， 已研制出许多用途不同的热致变色示温涂
从表 " 可知， 热法磷酸工艺由于采用价格昂贵的 热法磷酸作为原料， 成本最高， 湿法磷酸湿法工艺由于 需结晶、 过滤、 磷回收率低， 造成其生产成本也偏高， 湿 法磷酸干法工艺由于磷不损失且湿法磷酸价格低廉， 因此， 其生产成本较低。 # 结论
!85 采用湿法磷酸与碳酸钙反应的干法无返料流程 的生 产 技 术 能 充 分 利 用 湛 化 集 团 公 司 现 有 的 年 产 不需任何投资便可达到一 + 万 3饲料级磷酸氢钙装置， 套装置生产两种产品的目的， 投资省。该技术目前在 国内还没有出现。 生产操作简便易行， 没有磷 !8" 该工艺具有流程短， 的损失， 能耗低， 生产规模大， 无三废排放， 劳动强度 低， 可根据市场需求生产不同的产品。 物料反应得到充分混 !8* 在自行设计的反应器中， 合， 无死角， 分解率高。 !8+ 产品质量稳定， 各项指标均达到国家标准。
表% 涂料变色温度和复色时间结果 （室温： %*%,’ ）
填料 （重质） 2324 * 生石灰 高龄土 云母粉 变色温度 & ’ +()+ +!)+ +()+ ,0)+ 颜色 黄!橙红 黄!橙红 黄!橙红 黄!橙红 复色时间 & 5 ,( %+ %% !+
云母粉
从表 * 的结果看， 虽然生石灰和 2324* 作为填料 时的干燥时间较短， 但其耐热性或耐水性较差， 尤其是 生石灰， 经过耐热性实验后， 放置一段时间， 其涂膜色 泽较灰暗。这可能与其易发生水合作用有关。以高龄 土和云母粉作为填料时， 都具有较好的耐热和耐水性， 同时， 其遮盖力也较好， 但在干燥时间方面， 所需时间 较长， 不过可以通过改变环境条件 （如室温、 气流等） 来 缩短其干燥时间。 +1, 最佳配方的确定 从以上的实验结果来看， 采用高岭土和云母粉作 为填料时， 涂料的综合性能相对较好， 特别是用云母粉 时， 在变色温度和复色时间上有较满意的结果。因此， 以 7"% 8"9, 为变色颜料研制的示温涂料最佳配方 （质量 分数） 选定如下： 醇酸清漆 (),(， 云 7"% 8"9, 颜料 ()*(， 母粉 ()*(， 正丁醇适量。 ! 小结 以 7"% 8"9, 为变色颜料研制的示温涂料， 色泽亮 丽， 变色温度低， 精度高， 复色时间短， 且受外界环境影 响较小 （如温度、 湿度等） ， 是一种理想的低温可逆示温 材料。它的应用完全可以拓宽到非测温领域。为此， 如何更好地调整配方， 降低成本， 将对这一功能性优良 的示温材料的应用起到积极的推动作用。
不同工艺生产 2-1 成本比较
主要原料 ’!6 7* 1/+ 石灰石粉 （-.-/* 6 !(,） 湿法磷酸 （ 1" /! 6 "+"） 生石灰 （ -./6 !(#） 湿法磷酸 （ 1" /! 6 "+"） 石灰石粉 （ -.-/* 6 !(,） 单耗 0 ・ 3 345 #8( #8+5 #899 #8"’ #8!9 #8+5 生产成本估 ・ 算0元 345 ",!# "+’# ’单耗以磷酸 中 1" /! 6 : 5## 计， !磷回收率 按 ’!6 计 单耗以磷酸中 1"/! 6 : 5## 计 备注 工艺技术 热法磷酸 工艺 湿法磷酸 湿法工艺 湿法磷酸 干法无返 料工艺
［"， (］ 料 。 ［"］
。示温涂
取一定 量 的 漆 基 和 颜 料， 分 别 用 沉 淀 1213（重 % 质） 、 生石灰、 高龄土、 云母粉作为填料， 加入适量稀释 剂， 按下述工艺流程图进行实验， 制成一系列涂料成 品， 并按照漆膜一般制备法 （参照 89 ".(. 0 .:） 制备漆 膜。最后以漆膜光泽、 耐水性、 耐热性、 遮盖力、 变色温 度、 复色时间等数据作为涂料初步评价指标。 +/( 工艺流程图
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结果与讨论 配方初步选定 按上述工艺流程进行涂料各组分不同配比的正交
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法实验， 分析其系列涂料的性能指标 （如遮盖力、 涂层 外观、 变色温度等） ， 确定出本涂料配方中漆基的质量 分数值在 #/%!#/!# 之间为合适。表 " 是漆基的质量 分数值在 #/%!#/!# 之间， 、 将填料 〔沉淀 1213（重质） % 以 生石灰、 高龄土、 云母粉〕 与颜料 （&’( )’*+）