示温材料的制备及示温原理VIP专享VIP免费

收稿日期:2008-12-17作者简介:席(1983-),男,陕西省西安市人,硕士研究生。联系人:席,电话:13572070232,E2mail:xigigi@126.com。文章编号:1004-9533(2009)06-0547-07示温材料的制备及示温原理席,管萍,胡小玲(西北工业大学理学院应用化学系,陕西西安710072)摘要:示温材料作为一种功能材料,在生产,生活等方面有着广阔的应用前景。论述了示温材料的制备、变色机理和应用,并展望了示温材料的发展趋势。关键词:示温材料;热敏变色颜料;热变色机理中图分类号:TB34文献标识码:ADevelopmentandApplicationofThermochromicMaterialsXIZhe,GUANPing,HUXiao2ling(CollegeofScience,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,ShanxiProvince,China)Abstract:Thermochromicmaterials,asakindoffunctionalmaterial,arewidelyusedinindustryanddailylife.Inthispaper,thecomponents,preparationandthermochromicmechanismofthermochromicmaterialsweresummarized,andtheapplicationsofthethermochromicmaterialswerereportedindetail.Theprocessandtrendsofthermochromicmaterialswereanticipatedintheend.Keywords:thermochromicmaterials;thermosensitivechromotropicpaint;thermochromicmechanism示温材料是指在指定温度区域内发色或消色的物质。按其示温的可逆性分为可逆示温材料和不可逆示温材料;按其变色温度的高低可分为低温示温材料和高温示温材料;按其材料组成和性质可分为无机示温材料和有机示温材料等。示温材料广泛的应用于高速飞行器、转动轴承和涡轮盘以及连续烘烤、焊接、冷藏温度指示、医疗设备消毒灭菌和变色服饰[1]等。1示温材料的制备示温材料的制备方法很多,可以通过固相合成、化学气相沉积、液相沉积、控制溅射和溶胶凝胶法等制备多种复合热致变色材料。其中固相合成法是最普遍的制备方法,最近因溶胶2凝胶法的极大发展,该技术也成为了制备变色材料的热点。1)室温固相合成法:室温固相反应在室温或近室温条件下就能进行,反应物多以非共价的分子间作用力、配位键或弱离子键相连,较易发生断裂,因此反应容易进行。固相化学反应过程包括:扩散→反应→成核→生长四个阶段,当成核速度大于核生长速度时,有利于生成纳米微粒,如果核生长速度大于成核速度,则形成块状晶体。Heiras[2]等把BaCO3、SrCO3和Mn2O3(991999%纯度)按适当的比率混合、充分研磨,控制升温速度在850℃烧结24h,然后在350℃和650℃下分别烧结3h。再继续研磨前躯体并在6317MPa压力下制成粉末。再次在950℃下烧结24h,在350℃和650℃下各烧结3h,即制得成品。该材料具有热致变色性能,在室温时是褐色的,当温度降低时变成绿色。2009年11月Nov.2009化学工业与工程CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERING第26卷第6期Vol.26No.6固相反应的温度较低,而且不需要溶剂,可克服传统湿法存在粒子团聚现象的缺点,产品的粒径均匀粒度可控,且转化率高、选择性好、工艺简单、能耗低、污染少[3]。作为一种化学合成手段符合绿色化学的原则和要求,在物质和材料的合成中日益受到重视。2)溶胶2胶法:溶胶2凝胶法[4]是指金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化,再经热处理而形成氧化物或其他化合物固体的方法。其基本原理为:溶胶2凝胶法是用高化学活性组分的化合物作前驱体,在液相下将这些原料均匀配合,并进行水解及缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经陈化,胶粒间缓慢聚合,形成以前驱体为骨架的三维聚合物或颗粒空间网络,网络间充满失去流动性的溶剂,而后形成凝胶;凝胶再经过干燥,脱去其间溶剂而成为一种多孔空问结构的干凝胶或气凝胶;再经烧结固化工艺制备出分子乃至纳米结构的材料[5]。溶胶2凝胶法是基于水解和浓缩分子前躯体。该技术通过化学方法设计前躯体,可以很好的控制浓缩反应,制备纳米级别的材料。近年来人们对用溶胶2凝胶法制备纳米级别的热致变色材料产生了极大的兴趣。例如Hua2KuoChen等[6]用溶胶2凝胶法,以VO(OCH2CH3)3和Si(OCH2CH3)4为水解前躯体,先把Si(OCH2CH3)4和CH3COOH和异丙醇体积比为20∶1的溶剂混合,搅拌30min,再把Si(OCH2CH3)4和VO(OCH2CH3)3体积比为0105的Si(OCH2CH3)4溶液和VO(OCH2CH3)3混合,搅...