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法貝寧達斯公司的熱色線。20世紀40—70年代，示溫涂料的研究和應用有了很大的發(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)計院從20世紀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)備上廣泛應用。近年來，我國一些高校及科研單位(如浙江大學、復旦大學等)也開始研制可逆型示溫涂料，其產(chǎn)品正在應用推廣之中。

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用最早的示溫涂料，各國均有自己的品種。

3．1 應用

單變色不可逆示溫涂料主要用于飛機儀表、蒙皮各部的溫度分布的測量；煉油廠裂解反應釜測溫和超溫報警；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)控和標記等等。單變色不可逆示溫涂料必須正確使用才能達到示溫效果，這除與產(chǎn)品性能有關(guān)外，還與實際使用環(huán)境有關(guān)。如果涂層實際使用條件(如升溫速度、恒溫時間、氣氛、壓力等)與其所規(guī)定的技術(shù)指標之間相差越大，涂層所出現(xiàn)的變色溫度與標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，必須盡量使應用環(huán)境和技術(shù)指標相符或相近。另外，漆膜厚度也要與技術(shù)指標一致。

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；有些產(chǎn)品因原材料原因瀕I臨絕種，有些品種亟須改進。因此，單變色不可逆示溫涂料仍需要改進和完善。不過，單變色不可逆示溫涂料具有測溫精度較高，在飛機、火炮等部件的測溫，電氣設(shè)備、機器設(shè)備、化工設(shè)備的安全警報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。因此廣泛應用于發(fā)動機燃燒室、渦輪外環(huán)導向葉片、加力擴散器等部件的測溫。

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，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，必須重新標定。

4．2 多變色不可逆示溫涂料的應用

多變色不可逆示溫涂料主要用于發(fā)動機主燃燒室、火焰筒、渦輪外環(huán)導向葉片、加力擴散器以及其他動態(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，它只能給出一個溫度區(qū)間，要想進一步準確測量某一點溫度，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?，F(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)色機理，以指導新品種的開發(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，而且還克服了示溫涂料精確度不高，施工、運輸不便，受外界因素影響大等缺點。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。

5．1 單變色不可逆示溫貼片的應用

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，現(xiàn)已廣泛應用于測量飛機蒙皮、儀表部件的溫度，電器設(shè)備溫升過熱狀態(tài)監(jiān)測，機械構(gòu)件的修理及能源應用方面。

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℃擴展到一20—600℃，溫度間隔由20～50℃縮至5—20℃，示溫精度有些已達±5℃。隨著技術(shù)的進步和測溫的需要，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，得到更廣泛的應用。

6、可逆示溫涂料

可逆示溫涂料的出現(xiàn)的應用是在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)和應用上要領(lǐng)先于其他國家?？赡媸緶赝苛习l(fā)展至今，其性能和溫度范圍均趨成熟，已成功應用于各個領(lǐng)域。而我國在可逆示溫涂料方面的開發(fā)和研究較晚?？赡媸緶赝苛习闯噬锏男再|(zhì)可分為無機可逆示溫涂料和有機可逆示溫涂料，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。目前應用最廣，技術(shù)條件最為成熟的是以熱敏變色有機材料為呈色物的有機可逆示溫涂料。

目前高分子液晶可逆示溫涂料應解決的問題是：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合技術(shù)，以滿足不同性能的要求；④使液晶相變溫度進一步向低溫區(qū)擴展，進一步擴大液晶相溫度區(qū)間。

6．4可逆示溫涂料的應用及前景

可逆示溫涂料的應用很廣泛，除在工業(yè)生產(chǎn)中起示溫報警作用之外，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)。