示溫塗料

1、 示溫塗料及其分類
當塗層被加熱到一定溫度而發生顏色或其他現象變化來指示物體表面溫度及溫度分布的塗料稱作示溫塗料，通常也稱為變色塗料或熱敏塗料。根據示溫塗料變色後出現顏色的穩定性，可以分成可逆型示溫塗料和不可逆型示溫塗料；又可根據塗層隨溫度變化所出現的顏色的多少分為單變色示溫塗料和多變色示溫塗料。當受熱到一定溫度塗層顏色發生變化，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，這種塗料稱為可逆型示溫塗料；如果冷卻到常溫時，塗層顏色不能恢復到原來的顏色，則稱為不可逆型示溫塗料。隨溫度上升，塗層在某一溫度範圍只出現一種新的顏色，此類塗料稱為單變色示溫塗料；如果隨溫度上升塗層
在不同的溫度階段能出現2種以上的新的顏色，則稱為多變色示溫塗料。
2、示溫塗料的發展
在第二次世界大戰前後，一些國家對示溫塗料就進行了研究和生產。最早出現的示溫塗料是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，示溫塗料的研究和套用有了很大的發展，其間也出現了易於使用和靈敏變色的示溫片和可逆示溫塗料。70年代以後，則逐漸轉向低溫及可逆示溫塗料的研究。
在國內，北方塗料工業研究設計院從20世紀60年代開始了對示溫塗料的研究。所研製的示溫塗料在航空、國防和民用設備上廣泛套用。近年來，我國一些高校及科研單位(如浙江大學、復旦大學等)也開始研製可逆型示溫塗料，其產品正在套用推廣之中。
3 、單變色不可逆示溫塗料
單變色不可逆示溫塗料是研製和套用最早的示溫塗料，各國均有自己的品種。
3．1 套用
單變色不可逆示溫塗料主要用於飛機儀表、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；電氣設備的發熱監控；以及其他場所如產品熱處理過程的監控和標記等等。單變色不可逆示溫塗料必須正確使用才能達到示溫效果，這除與產品性能有關外，還與實際使用環境有關。如果塗層實際使用條件(如升溫速度、恆溫時間、氣氛、壓力等)與其所規定的技術指標之間相差越大，塗層所出現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塗料時，必須儘量使套用環境和技術指標相符或相近。另外，漆膜厚度也要與技術指標一致。
3．2發展前景
單變色不可逆示溫塗料發展至今，已有溫度跨度為30～1350℃，約100多種產品，但各國的產品品種和溫度範圍不同。目前的品種仍不能完全滿足測溫的需求，例如國產高溫段(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，單變色不可逆示溫塗料仍需要改進和完善。不過，單變色不可逆示溫塗料具有測溫精度較高，在飛機、火炮等部件的測溫，電氣設備、機器設備、化工設備的安全警報指示和科研上仍將繼續發揮作用。
4 、多變色不可逆示溫塗料
多變色不可逆示溫塗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，使用方便，測量結果直觀等特點。因此廣泛套用於發動機燃燒室、渦輪外環導向葉片、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塗料的開發研製。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，如德國研製生產9種雙變色示溫塗料，溫度範圍從55—1300℃；5種三變色示溫塗料，溫度範圍為65～340℃。如美國的多變色示溫塗料有3種，溫度範圍為285—1800℃。如英國生產的有450～1100℃八變色示溫塗料，牌號為C3；600～1070℃十變色示溫塗料，牌號為GTL；以及牌號分別為TP6、TP7、TP8的六變色、七變色、八變色的示溫塗料，測溫跨度分別為500～1150℃、600～1070℃、420～910℃。我國現有Sw-M多變色不可逆示溫塗料系列7個品種，由北方塗料工業研究設計院研製並生產；測溫跨度分別為400—1250℃的8個品種。
4．1 多變色不可逆示溫塗料的特性
用多變色不可逆示溫塗料測溫，只用一種塗料就能測出一個溫度區間的溫度分布，極為方便和經濟，所以要比單變色不可逆示溫塗料用途廣。其一般能精確到(±10～±20)℃，測量結果及精度與使用條件有很大的關係。有些品種只能在特定的環境中使用，例如國產sw．M一3隻能在煤油燃燒產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 多變色不可逆示溫塗料的套用
多變色不可逆示溫塗料主要用於發動機主燃燒室、火焰筒、渦輪外環導向葉片、加力擴散器以及其他動態或大面積場的測溫。多變色不可逆示溫塗料的正確使用：①多變色不可逆示溫塗料的示溫精度要差於一般的溫度計，它只能給出一個溫度區間，要想進一步準確測量某一點溫度，需採取其他方法或幾種示溫塗料交替使用；②每種示溫塗料的使用環境條件各不相同，使用之前應確定該品種是否適用於使用環境。
4．3 多變色不可逆示溫塗料的發展前景
多變色不可逆示溫塗料是目前套用最廣和最多的示溫塗料，經過幾十年的發展，現已有幾十個品種問世，其溫度範圍為300—1600℃之間，極大地滿足了高溫測量的需要。現在需要解決的問題有：①開發溫度跨度大、間隔小、色差明顯、精度高的新型品種；②探索其發色機理，以指導新品種的開發研製。
5 、單變色不可逆示溫貼片
示溫貼片的出現是在20世紀70年代初，它是在示溫塗料基礎上發展起來的一種新產品。它不僅具備了示溫塗料的全部優點，而且還克服了示溫塗料精確度不高，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塗料測溫。示溫貼片是把示溫塗料或顏料經過特殊加工，製成黏貼片，對各種物體表面均有良好的附著力。我國現有的示溫貼片產品主要有北方塗料工業研究設計院研製生產的Sw—P系列單變色不可逆示溫貼片，溫度範圍為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套用
單變色不可逆示溫貼片由於具有體積小、使用簡便、測溫精度高、不受環境影響等特點，現已廣泛套用於測量飛機蒙皮、儀表部件的溫度，電器設備溫升過熱狀態監測，機械構件的修理及能源套用方面。
5．2 單變色不可逆示溫貼片的發展前景
目前示溫塗料已從利用物質間化學變化轉向物理變化發展，示溫貼片是示溫塗料發展的一個方向。示溫貼片自問世以來迅速發展，其溫度範圍已從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、間隔小的方向發展，得到更廣泛的套用。
6、可逆示溫塗料
可逆示溫塗料的出現的套用是在20世界60年代末到70年代初。德國、英國和美國均發展了自己的可逆示溫塗料，日本在可逆示溫塗料的開發和套用上要領先於其他國家。可逆示溫塗料發展至今，其性能和溫度範圍均趨成熟，已成功套用於各個領域。而我國在可逆示溫塗料方面的開發和研究較晚。可逆示溫塗料按呈色物的性質可分為無機可逆示溫塗料和有機可逆示溫塗料，也可按呈色的多少分為多變色可逆示溫塗料和單變色可逆示溫塗料。目前套用最廣，技術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塗料。
目前高分子液晶可逆示溫塗料應解決的問題是：①尋找降低原材料與加工成本的有效途徑；②揭示加工、結構與性能之間的定量關係；③開發適宜的高分子液晶的新型共混和複合技術，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擴展，進一步擴大液晶相溫度區間。
6．4可逆示溫塗料的套用及前景
可逆示溫塗料的套用很廣泛，除在工業生產中起示溫報警作用之外，還為美化生活提供條件，如塗在紙張、木材、塑膠、金屬、陶瓷、玻璃、布等底材上，獲得裝飾性、趣味性高的底材和製品，可以製作變色衣料、變色茶杯、防偽標籤等。又可用在汽車輪胎、橡膠製品等缺陷的無損檢測方面。可逆示溫塗料現朝著溫度範圍寬(從零下幾十度到200℃左右)、多變色、靈敏和重複性好、壽命長的方向發展。需要解決的問題是：①微膠囊化技術的進一步研究；②液晶聚合物技術的研究；③新的熱變色物質的開發。