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可逆變色建筑涂料

放大字體  縮小字體 http://www.ypffw.cn  發布日期:2013-04-15  瀏覽次數:79
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簡  介:

可逆變色建筑涂料是利用熱致變色材料制成的一種功能性涂料,也稱示溫涂料,其基本特性是當涂層能夠達到一定溫度后,涂料顏色改變,當溫度降低后又恢復原有的顏色。該類涂料用于娛樂場所、酒店、賓館、餐廳、會議廳以及家庭居室的內墻裝飾的點綴,有其獨特的裝飾功能作用。

 
 


變色原理:

可逆變色涂料的變色是由于涂料中使用了能夠在一定溫度下發生顏色變化的可逆變色顏料。變色顏料在一定溫度下發生的變色賦之于涂膜。當可逆變色涂膜受熱達到一定溫度時,由于涂料中的顏料發生物理、化學變化,如晶格轉變、結晶水的得失、配位體的幾何構型的變化、pH值變化、電子得失、液晶型高分子體系變化等,都可能引起顏料的顏色發生變化。當溫度降低后顏料又能夠恢復成原有的顏色。對于無機類可逆熱致變色顏料,其變色機理主要是晶型轉變、結晶水的得失和配位體的幾何構型的變化等。

① 晶型轉變

許多無機顏料具有晶體結構,在一定的溫度作用下其晶格可能會發生晶型的轉變,因為同一種物質在不同晶型時具有不同的顏色,從而導致顏料產生顏色變色。而當溫度發生變化(減低)時,晶型又轉變回來,顏色也隨之而變。例如碘化汞(HgI2),常溫下呈正方晶體結構,為紅色,當加熱到137 ℃時轉變成斜方晶體結構,為青色。冷卻到室溫后晶型又轉變為正方形,復又變為紅色。如圖1所示:

 
 

② 失去結晶水

含有結晶水的物質加熱到一定溫度時會失去結晶水,從而引起顏色的變化;當冷卻時物質物質又從環境中吸收水而重新含有結晶水,變化的顏色又轉變回來。該過程的示意如圖2所示。利用物質結晶水的得失變化所發生的顏色變化能夠得到可逆變色顏料。例如,粉紅色的氧化鈷·六亞甲基四胺,加熱到一定溫度(35 ℃)時失去結晶水而改變顏色,冷卻后又能夠從空氣中吸收水分并結合結晶水而恢復原來的顏色。反應的方程如下:

 
 

這種顏料變色的實質是化合物失去配位體的分解反應,當環境中有足夠的配位體存在時,能夠進行逆向反應,但顏色復原需要較長的時間和較高的空氣濕度。這類顏料也被稱為有記憶功能的半可逆型變色物質。CoCL2·2C6H12N4·10H2O變色顏料是由烏洛托品(六亞甲基四胺)與CoCL2·6H2O按一定比例在溶液中反應后,經過濾、晾干而制得的。

 
 

③ pH值變化

有些物質與高級脂肪酸混合,在加熱到一定溫度時酸中離解出的羧酸質子活化,與另一物質作用出現明顯的顏色變化。在冷卻后羧酸質子復原導致顏色隨之復原。這種利用pH值隨溫度變化而改變的某種物質顏色的原理可以得到可逆變色顏料。例如,硬脂酸與溴酚藍在55 ℃時顏色由黃變藍發生變化,冷卻至室溫顏色則復原。

組  成:

① 可逆變色顏料

可逆變色涂料的變色機理在于涂料中使用了可逆變色顏料,可逆變色顏料賦予涂膜可逆變色功能。因受熱而發生顏色變化的顏料品種很多,用于可逆變色涂料時一是需要具備在常溫下有固定、明顯的顏色,對熱具有敏感的作用,達到預定溫度時能夠迅速變色;二是變色的溫度區間不能寬,且變色要明顯;三是顏料的物理化學性能要穩定,不會因外界光照、潮濕等而變色。可逆變色顏料主要選用Ag、Hg和Cu等元素的碘化物、絡合物或復鹽和鈷鹽、鎳鹽與六亞甲基四胺所形成的化合物等,如下表所示:

 
 

② 基料

可逆變色涂料用基料除了成膜作用外,對顏料的示溫效果也有一定影響,因此要根據涂料的綜合性能選用。例如,品紅在蟲膠樹脂中分散均勻,顯色鮮艷。但在環氧改性有機硅樹脂中卻不顯色;系挠昧繉ψ兩灿幸欢ㄓ绊。對同一基料來說,用量大時涂膜的變色溫度高,這是由于基料的用量大時顏料粒子被相互隔離,降低了其物理或化學的而使變色溫度提高。

③ 溶劑

溶劑的選用除了按照正常涂料的選擇原則進行選用外,還要考慮對涂膜流平性的影響,以便能夠得到流平性好的涂膜。

④ 顏料和填料

顏料和填料在可逆變色填料中雖然屬于輔助材料,但選用得當可使涂膜發色鮮艷穩定,色調均勻,調節變色顏料的變色溫度等。顏料和填料宜選用耐熱性較強的白色顏料和填料,例如氧化鋅、氧化鋁、氧化鈣、氧化銻、二氧化鈦、二氧化硅、二氧化鋯、氧化鎂、硫酸鋇、碳酸鎂、碳酸鈣、硫酸鋇、偏硼酸鋇、高嶺土、滑石粉等。

此外,顏料和填料品種還能夠影響可逆變色涂料的變色性能,其原因是顏料和填料在一定的溫度作用下,某些活化元素對變色顏料能夠起到一種催化或抑制作用。因此,當加入不同的顏料或填料時有導致變色溫度升高或降低的作用。

配方舉例:

① 用于溫度警示的可逆變色涂料

作為一種功能型涂料,可逆變色涂料的組成中仍然需要具備基本的涂料組分,例如基料、顏料、分散介質和涂料助劑等。例如,某用于溫度警示的可逆變色涂料配方如下所示,該配方涂料的變色溫度為50 ℃,是可逆單變色,由黃變橙;又例如,某用于溫度警示的可逆變色涂料配方如下,該配方涂料的變色溫度為40-50 ℃,是可逆單變色,由黃變綠。

 
 

② 對水分敏感的水敏變色涂料

對水分敏感的水敏變色涂料的配方如下表:

 
 

上述水敏變色涂料的制備方法為:把120份鉬酸銨、96份草酸、適量的1-氨基-2-苯酚-4-磺酸、720份亞硫酸和12份鹽酸溶液混合得到沉淀物。把該沉淀物溶于144份松香、16份草酸和400份甲醇所組成的溶液中,然后再加入80份二氧化鈦,攪拌均勻即為水敏變色涂料。

 
 
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