Базы данных
База данных понятий
Термочувствительными называют краски, пленки которых обладают способностью менять свой цвет при нагревании до определенной температуры. Эта способность красок обусловлена пигментами, которые применяют для их изготовления. В качестве пигментов для термочувствительных красок пользуются различными химическими соединениями — неорганическими и органическими, а также соединениями, в состав которых входят одновременно и органические и неорганические радикалы.
Пигменты для термочувствительных красок делят на две группы.
Пигменты первой группы, изменяя свой цвет при нагревании, при последующем охлаждении вновь приобретают первоначальный цвет. Такие пигменты называют обратимыми. У наиболее известных обратимых пигментов — двойных солей иодистоводородной кислоты (например, HgJ2 · 2AgJ или HgJ2 · 2CuJ) — изменение цвета при нагревании происходит вследствие перехода двойной соли из одной модификации в другую. При охлаждении первоначальный цвет пигмента сразу восстанавливается, так как двойная соль снова переходит в модификацию, стойкую при низкой температуре.
К обратимым пигментам относятся также соединения солей кобальта и никеля с гексаметилентетрамином. Эти соединения кристаллизуются с 10 молекулами воды, например: CoI2 · 2C6H12N4 · 10Н2О, NiBr2 · 2C6H12N4 · 10Н2О и др. При нагревании до определенной температуры они теряют кристаллизационную воду и цвет их изменяется, а при охлаждении снова поглощают из воздуха влагу, в результате чего первоначальный цвет восстанавливается, хотя и значительно медленнее, чем у двойных иодистоводородных солей (за 2—4 часа).
Обратимые термочувствительные пигменты служат индикаторами только для низких температур, редко превышающих 100°. В качестве термочувствительных пигментов для более высоких температур применяют соединения, в которых при нагревании происходят необратимые химические процессы, вследствие чего первоначальный цвет их после охлаждения не восстанавливается. Эти соединения образуют вторую группу термочувствительных пигментов, которые называют необратимыми.
В качестве необратимых термочувствительных пигментов могут быть использованы все химические соединения, в которых при повышении температуры протекают химические процессы, приводящие к образованию новых соединений, окрашенных в другие цвета, например, гидроокиси, углекислые соли и основные углекислые соли некоторых металлов: Cd(OH)2, Cu(OH)2, Pb(OH)2, СuСО3, AgCO3, РbСО3, МnСО3, 2РbС03· Pb(OH)2, основной карбонат кобальта непостоянного состава. Все эти соединения при нагревании до определенной температуры переходят в окислы, окрашенные в цвета, отличные от цветов исходных соединений.
Для этой же цели могут быть использованы смеси таких соединений, которые при нагревании вступают между собой в реакцию и образуют новое соединение, имеющее окраску, отличную от окраски исходной смеси. Примером может служить смесь свинцвого сурика с тиомочевиной, образующая при нагревании сернистый свинец черного цвета, или смесь сернистого свинца с перекисью бария, которая при нагревании окрашивается в белый цвет вследствие окисления сернистого свинца в сернокислый и восстановления перекиси бария в окись.
Некоторые пигменты для термочувствительных красок могут при нагревании изменять свой цвет два и даже три раза в результате последовательно идущих при разных температурах химических реакций. Иодид самария SmI3 между обычной температурой и 700 С имеет следующие переходы: желтый — оранжевый — красный — коричневый — черный.
Термочувствительные краски используют в производственной практике и исследовательских работах.
В производственной практике эти краски применяют для нанесения сигнальных накрасок на поверхности аппаратов и трущихся деталей машин, если температура этих аппаратов и деталей не должна превышать определенного предела. Сигнальные накраски обратимыми красками могут быть особенно полезны для наблюдения за аппаратами, расположенными в местах, недоступных для непосредственного измерения температуры. Такие накраски можно применять для контроля температуры холодильников, котлов, теплоизоляции, подшипников, моторов и т. п. Однако большого распространения эти накраски не получили, так как они постепенно загрязняются и изменение цвета, если оно и происходит, становится плохо заметным.
В исследовательских работах термочувствительные краски применяют для изучения тепловых явлений, происходящих внутри машин, например двигателей внутреннего сгорания. Для таких исследований обратимые краски непригодны: за время разборки аппарата или машины происходит их охлаждение и первоначальный цвет краски восстанавливается. В этих случаях применяют необратимые краски, отдельные марки которых пригодны для определения температур до 950°.
В литературе указывается целый ряд соединений, которые могут быть использованы в качестве пигментов для термочувствительных красок. Ниже приведены некоторые из этих соединений. Кроме того, в качестве термочувствительных пигментов применяют много других соединений. Так, например, могут быть использованы алюминиевые порошки, обработанные последовательно таннином, щавелевой кислотой и основными красителями. Такие пигменты обратимо-термочувствительны.
Температура, при которой происходит изменение цвета термочувствительной краски, может колебаться в небольших пределах в зависимости от скорости нагревания: в случае быстрого нагревания изменение цвета краски происходит при несколько более высокой температуре, в случае медленного нагревания эта температура может снизиться.
В продажу термочувствительные краски поступают либо в виде набора карандашей для определенного диапазона температур, либо в виде порошков, в состав которых входит какая-либо спирторастворимая смола (например, шеллак или синтетическая смола). Порошок перед употреблением размешивают в спирте, причем смола переходит в раствор. Такие краски не обладают достаточной прочностью при высоких температурах, так как смола выгорает и пигмент либо начинает мелить, либо осыпается.
Пигменты для обратимых красок:
CoCl2 · 2C6H12N4 · 10Н2О Температура перехода 35 °С. Цвет при обычной температуре — розовый, цвет при нагревании — голубой.
CoBr2 · 2C6H12N4 · 10Н2О Температура перехода 40 °С. Цвет при обычной температуре — розовый, цвет при нагревании — голубой.
HgI2 · 2AgI Температура перехода 45 °С. Цвет при обычной температуре — темно-желтый, цвет при нагревании — темно-коричневый.
CoI2 · 2C6H12N4 · 10Н2О Температура перехода 50 °С. Цвет при обычной температуре — розовый, цвет при нагревании — зеленый.
CoSO4 · 2C6H12N4 · 9Н2О Температура перехода 60 °С. Цвет при обычной температуре — розовый, цвет при нагревании — фиолетовый.
NiCl2 · 2C6H12N4 · 10Н2О Температура перехода 60 °С. Цвет при обычной температуре — светло-зеленый, цвет при нагревании — желтый.
NiBr2 · 2C6H12N4 · 10Н2О Температура перехода 60 °С. Цвет при обычной температуре — светло-зеленый, цвет при нагревании — голубой.
HgI2 · 2CuI Температура перехода 65 °С. Цвет при обычной температуре — карминово-красный, цвет при нагревании — шоколадный.
Co(NO3)2 · 2C6H12N4 · 10Н2 О Температура перехода 75 °С. Цвет при обычной температуре — розовый, цвет при нагревании — пурпурный.
Пигменты для необратимых красок:
NiNH4PO4 · 6H2O Температура перехода 120 °С. Цвет при обычной температуре — светло-зеленый, цвет при нагревании — серо-зеленый.
Cu(OH)2 · Cu3 (PO4)2 Температура перехода 650 °С. Цвет при обычной температуре — серый, цвет при нагревании — зеленый.