示溫涂料是一種利用顏色變化測(cè)量物體表面溫度及溫度分布的特殊功能涂料。換言之，因受熱而發(fā)生顏色變化以指示溫度的涂料即稱(chēng)示溫涂料。示溫涂料在一定條件下（時(shí)間、壓力、氣氛），當(dāng)加熱到某一溫度時(shí)，出現(xiàn)某一顏色變化，由此可確定該涂料的指示溫度。這種顏色變化有可逆和不可逆兩種?？赡嫘褪緶赝苛鲜侵竿磕な軣岬侥骋粶囟葧r(shí)，顏色發(fā)生改變，冷卻時(shí)又恢復(fù)到原來(lái)的色相。例如Cu₂HgI₄制成的示溫涂料，原色為洋紅色，加熱至70℃左右變?yōu)榧t棕色，冷至常溫又恢復(fù)為洋紅色。而不可逆型示溫涂料，是指涂膜受熱到某一溫度時(shí)，顯示出新的顏色，當(dāng)冷卻時(shí)不能再恢復(fù)到原來(lái)的顏色。例如用堿性橙制成的示溫涂料，原色為紅色，當(dāng)加熱到130℃時(shí)，由紅色變?yōu)樽霞t色，再冷到常溫紫紅色不變。

   另外，由于涂膜隨溫度變化而出現(xiàn)顏色改變次數(shù)不同，可將示溫涂料分為單變色和多變色示溫涂料，其中也有可逆和不可逆之分。

   示溫涂料具有以下特點(diǎn)。

   ①特別適用于一般溫度計(jì)無(wú)法測(cè)量和難以測(cè)量的部件。

   ②多變色示溫涂料能夠測(cè)量溫度分布，對(duì)設(shè)備設(shè)計(jì)、選材和改進(jìn)結(jié)構(gòu)方面有指導(dǎo)意義。

   ③用示溫涂料測(cè)溫簡(jiǎn)單、方便、經(jīng)濟(jì)，尤其適用于大面積的溫度測(cè)量。

   ④可用做超溫報(bào)警材料，不僅價(jià)廉易得，而且避免事故發(fā)生，做到防患于未然。

 

 

   示溫涂料形成的涂膜受熱時(shí)，涂膜內(nèi)的變色顏料會(huì)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變、pH值變化、失去結(jié)晶水、升華、熔融、氧化、分解及固相反應(yīng)等物理-化學(xué)變化，因此引起示溫涂膜變色。

   1.可逆型示溫涂料變色原理

   （1）晶型轉(zhuǎn)變   有些變色顏料是結(jié)晶物質(zhì)，在一定溫度下其晶格發(fā)生位移，即由一種晶型變?yōu)榱硪环N晶型，從而導(dǎo)致顏色改變。當(dāng)冷卻至室溫時(shí)，晶型復(fù)原，顏色也復(fù)原。例如HgI₂（紅色）當(dāng)加熱至137℃時(shí)變?yōu)榍嗌狈骄w，冷卻至室溫時(shí)又變?yōu)榧t色?？捎肏gI₂制成137℃單變色可逆型示溫涂料。

   （2）pH值變化   有些物質(zhì)與高級(jí)脂肪酸混合后，加熱至一定溫度時(shí)，酸分子中離解出的質(zhì)子活化，會(huì)與某種物質(zhì)作用出現(xiàn)明顯顏色變化。一旦冷卻，羧酸質(zhì)子復(fù)原，物質(zhì)顏色也隨之復(fù)原。例如硬脂酸與溴酚藍(lán)在55℃時(shí)顏色由黃色變?yōu)樗{(lán)色，冷卻至室溫顏色又復(fù)原。

   （3）失去結(jié)晶水   含有結(jié)晶水的物質(zhì)加熱到一定溫度后會(huì)失去結(jié)晶水，從而引起物質(zhì)顏色的變化，但冷卻后又吸收空氣中的水，會(huì)逐漸恢復(fù)原色。例如粉紅色的氯化鈷·六亞甲基四胺，在35℃時(shí)失去結(jié)晶水而變?yōu)樘焖{(lán)色：

 

 

   2.不可逆型示溫涂料變色原理

   （1）升華   具有升華性質(zhì)的物質(zhì)與填料配合后顯示一種顏色，但在一定壓力下加熱至一定溫度時(shí)，它由固態(tài)分子直接變?yōu)闅鈶B(tài)分子逸出涂膜，此時(shí)涂膜只顯示填料的顏色。例如靛藍(lán)在（240±10）℃時(shí)就會(huì)升華，涂膜失去藍(lán)色。

   （2）熔融   結(jié)晶物質(zhì)在一定溫度下會(huì)由有色的固態(tài)物質(zhì)變?yōu)橥该鞯囊簯B(tài)物質(zhì)，由此引起示溫涂膜外觀(guān)顏色變化，達(dá)到指示溫度作用。例如硬脂酸鉛和乙基纖維素溶液噴在深色底材上形成白色涂膜，當(dāng)加熱至100℃時(shí)，白色硬脂酸鉛熔融成透明液體，從而立即呈現(xiàn)出深色底材的顏色。

   （3）熱分解   物質(zhì)在一定壓力和一定溫度下發(fā)生熱分解反應(yīng)，分解產(chǎn)物與原來(lái)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)截然不同，會(huì)呈現(xiàn)出新的顏色。同時(shí)，伴隨分解可有CO₂、SO₃、H₂O、NH₃等氣體放出。例如用碳酸鎘作變色顏料，以改性環(huán)氧樹(shù)脂為基料配制成示溫涂料，涂膜在300℃就發(fā)生如下反應(yīng)：

 

 

   （4）氧化   在空氣中加熱時(shí)，有些顏料會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，生成一種與原顏料組成不同的物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生新的顏色，達(dá)到示溫目的。例如黃色硫化鎘在空氣中受熱發(fā)生氧化反應(yīng)，生成白色硫酸鎘：

 

 

   （5）固相反應(yīng)   利用兩種或兩種以上物質(zhì)的混合物作示溫涂料的顏填料時(shí)，在特定溫度范圍內(nèi)會(huì)發(fā)生固相間化學(xué)反應(yīng)，并生成新物質(zhì)使涂膜顏色發(fā)生變化。例如鋼灰色氧化鈷與白色氧化鋁配成灰色涂料，當(dāng)加熱到1000℃左右，會(huì)生成藍(lán)色鋁酸鈷：

 

 

   上述固相反應(yīng)速度較慢，所以涂膜變色溫區(qū)較寬，因而精確度不高。

 

 

   1.變色顏料   眾所周知，顏料受熱能產(chǎn)生顏色變化的品種很多，但作為示溫涂料的顏料，必須具備下列條件：

   ①顏料對(duì)熱作用要敏感，在常溫下有固定明顯的顏色，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)變色要迅速；

   ②顏料應(yīng)有明顯的變****限，即變色溫區(qū)要窄、變色前后色差要大；

   ③受外界環(huán)境影響要小，在光照、潮濕氣候條件下，顏料應(yīng)性能穩(wěn)定，不分解、不褪色。

   常用的變色顏料包括有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類(lèi)，有機(jī)顏料耐溫性差，一般選作300℃以下的示溫涂料用，無(wú)機(jī)顏料耐溫性較好，一般選作300℃以上的示溫涂料用。表7-20和表7-21給出可逆型和不可逆型變色顏料的變色溫度及顏色變化，供選用時(shí)參考。

 

 

   2.基料   在示溫涂料中，基料（膠黏劑）也是重要組成部分?；蠎?yīng)具備的條件是耐溫性好、附著力強(qiáng)、顏色淺且與顏料組分不起化學(xué)反應(yīng)。低溫變色的示溫涂料可選擇蟲(chóng)膠清漆、醇酸樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂和乙烯類(lèi)樹(shù)脂作低溫變色示溫涂料的基料。選用環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂作較高溫變色示溫涂料的基料。

   3.填料   填料在示溫涂料中是一種輔助材料，有些填料可使示溫涂膜顏色鮮艷穩(wěn)定、色調(diào)均勻、調(diào)節(jié)變色顏料的變色溫度并能改善涂膜附著力。示溫涂料中常用的填料見(jiàn)表7-22。

 

 

   另外，填料的品種對(duì)示溫涂料的變色性能也有影響。如表7-23所示，填料在不同溫度下，某些活化元素對(duì)變色顏料能起一種催化或抑制作用，當(dāng)加入不同填料時(shí)，有導(dǎo)致變色溫度升高或降低的作用。

 

 

   4.助劑   助劑是示溫涂料中一種特效組成部分。它有利于示溫涂料的貯存性和施工性。例如防沉淀劑和流平劑就是比較重要的助劑成分。在特殊情況下，加入助劑可能改變示溫涂膜的變色機(jī)理，以達(dá)到預(yù)定目的。

   5.溶劑   示溫涂料需選用適當(dāng)?shù)娜軇┱{(diào)整涂料黏度，以便于施工。若要使被涂表面上獲得均勻的涂膜，選擇恰當(dāng)?shù)娜軇┦欠浅Ｖ匾?。在選用溶劑時(shí)，必須考慮溶劑對(duì)基料的溶解性、使用安全性和揮發(fā)性等因素。因此，對(duì)溶劑的選擇絕對(duì)不可忽視。

 

 

   1.示溫涂料制備

   （1）示溫涂料性能及配方

   ①單變色不可逆示溫涂料單變色不可逆示溫涂料，多數(shù)只含有一種變色顏料，與適量的填料配合達(dá)到顯色清晰為準(zhǔn)，一般顏填料占涂料總量的30%～50%，典型配方及變色性能見(jiàn)表7-24。

 

 

   ②多變色不可逆示溫涂料多變色不可逆示溫涂料中，含有多種變色顏料，它們?cè)诓煌臏囟葏^(qū)間可連續(xù)進(jìn)行物理一化學(xué)變化，顯示出不同顏色。在航空工業(yè)應(yīng)用最廣泛的SW-D-1示溫涂料中，含有五種變色顏料，可在400～600℃范圍內(nèi)顯現(xiàn)五種顏色，起到良好的示溫效果，其配方及變色性能見(jiàn)表7-25。

   ③單變色可逆示溫涂料可逆型示溫涂料的組成與不可逆型示溫涂料相似，只是選用的變色顏料作用原理不同而已。例如，用HW-28環(huán)氧有機(jī)硅樹(shù)脂作基料將Ag₂H_gI₄制成單變色可逆型示溫涂料，其變色性能為黃色→50℃→橙色，溫度恢復(fù)至常溫時(shí)，涂膜又為黃色。

 

 

   （2）示溫涂料生產(chǎn)工藝   將各配方中給定的基料、顏填料用溶劑調(diào)制成漿料，然后在三輥機(jī)上研磨至細(xì)度20～40μm即可包裝。

   2.施工方法   施工前對(duì)底材應(yīng)進(jìn)行表面處理，保證被涂物件表面清潔、干燥；采用噴涂或刷涂施工，涂膜厚度應(yīng)控制在20～40μm，涂料應(yīng)采用溶劑調(diào)至施工黏度；涂裝后，在室溫下干燥4h以上即可測(cè)溫，若涂膜不干，會(huì)導(dǎo)致測(cè)溫失??；

   配制好的涂料不宜放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，施工前必須充分?jǐn)噭颉?/DIV>