示温涂料的变色机理

示温涂料的变色机理

示温涂料是一种利用颜色变化测量物体表面温度及温度分布的特种涂料。其原理是涂层被加热到一定温度时，涂层中对热敏感的颜料发生某些物理或化学变化，导致其分子结构、分子形态的变化，外在的表现就是颜色变化，借以指示温度，因而又称为热变色涂料或热敏涂料。

1示温涂料的变色示温机理

1.1熔融型示温涂料的变色示温原理

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（熔融态）的基本特征。当涂膜干燥成膜后，微细的结晶有机化合物会对白色光产生漫散射，从而使涂层显示白色；一旦涂层受热达到结晶有机化合物的熔点时，该化合物的晶格被破坏，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（熔融始终温差不超过2℃），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。

1.2不可逆型示温涂料的变色示温原理

1.2.1固相反应

固相反应是利用2种或2种以上物质的混合物，在特定温度范围内发生固相间的化学反应，生成一种或一种以上新物质，从而显示与原来截然不同的颜色，以此指示温度。

1.2.2氧化反应

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，显现新的颜色，达到指示温度的目的。

1.2.3热分解

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物质的原有结构，分解产物与原物质的化学性质截然不同，呈现新的颜色，同时伴有诸如CO2，SO2，H2O，NH3等气体放出。利用这一性质达到指示温度的目的。

1.2.4升华

具有升华性质的某些物质与填料配用显示一种颜色，但在一定压力下，加热到一定温度时它们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，利用这一原理达到示温目的。

1.3可逆型示温涂料的变色示温原理

1.3.1晶型转变

某些变色颜料，例如Cu2HgI4以及Ag2HI4等金属络合物遇热后晶型发生改变，致使颜色发生变化，冷却后恢复原来的晶型，颜色也随之复原。用这种颜料可制成可逆型示温涂料。

1.3.2pH值变化

某些物质与高级脂肪酸混合，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。例如，

酚酞红与十二烷酸按一定比例混合，25℃时，在红色与黄色之间可逆变化。因此可以利用pH值随温度变化而改变某种物质颜色的原理达到指示温度的目的。组成物中导致pH值变化的可溶性物质伴随温度变化而熔化或凝固时，介质的酸碱变化或受热引起分子结构的变更，迅速产生可逆变色。变色的关键是体系中的碳原子由sp3杂化态转化为sp2杂化态，化合物从无色变为有色。

1.3.3失去结晶水

含有结晶水的物质加热到一定温度后，会失去结晶水，从而引起物质颜色的变化，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。因此可以利用这种结晶水的得失变化而引起颜色变化的特性来指示温度。该类示温涂料受热迅速变色，但恢复原色需要较长时间和较高湿度，即其受环境因素影响较大。

1.3.4氧化还原反应电位

电子受体与给体的氧化还原反应电位接近，温度变化时，二者氧化还原电位的相对变化程度不一样，使氧化还原反应随着温度的改变而有所差异。通过电子的转移而吸收或辐射一定波长的光，呈现颜色的变化。这类体系的基本原理是供受电子复配后，发生氢质子的解离而发色，但在加热或控温物质熔融后，即转化成无色体而消色，冷却或凝固时又发色。近年出现的高分子脂肪酸和高分子结晶型或非结晶型体系，加热到一定温度时，体系中两组分相互溶解而变透明，冷却后再度因溶解性差异而呈白色，从而达到指示温度的目的。

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