(Preparation of Reversible Thermochromic Building Coatings and Their Properties) 熱變色染料在常規(guī)溫度下可以逆轉(zhuǎn),這是已被證明的事實,而且可以利用感光乳劑聚合的工藝將其裝入微膠囊之中。將裝入微膠囊中的熱變色染料和普通的非熱變色染料混合在一起,當(dāng)達到18℃度時,熱變色染料的顏色將從暖色調(diào)轉(zhuǎn)變成冷色調(diào)。測試涂布的應(yīng)用和性能特點,可以發(fā)現(xiàn)加入熱變色染料并不會降低涂料的性質(zhì),然而耐久性測試結(jié)果表明,此涂料的耐久性并不理想,原因?qū)⒃谝院蠼o出。介紹 建筑所用的涂料價格較低、易于維護、色彩豐富、有較高的實用性。建筑涂料應(yīng)能很好的滿足現(xiàn)代建筑裝飾的需要,建筑涂料發(fā)展的一個新方向就是顏色可隨溫度變化而改變,這樣的涂層可以達到生動、變化的裝飾效果,例如,在夏天變成冷色調(diào)在冬天變成暖色調(diào)等。實驗性的熱變色涂料 到目前為止,發(fā)現(xiàn)許多原料都具有可逆轉(zhuǎn)熱變色的特點,可逆轉(zhuǎn)顏色變化的原理包括:隨溫度改變晶體的類型,PH值隨溫度變化而變化,通過加熱晶體中的部分水份流失,電子隨溫度變化由供給體到接收體的平衡運動,由于加熱而導(dǎo)致的環(huán)形反應(yīng)等等?! ∪藗冄芯苛撕芏嘣牧希M軌?qū)⑵渲械哪承┎牧嫌糜诳赡孓D(zhuǎn)熱變色建筑涂料中,如靛藍等,但它們的顏色轉(zhuǎn)換溫度均高于18℃,所以不適合用作熱變色建筑涂料。酚酞可隨PH值變化而變色,雖然這不是熱變色,但它可令人想到用彩色顯影劑做成一種內(nèi)酯的物質(zhì),產(chǎn)生顏色變化?;谶@個想法,我們使用紫色晶態(tài)內(nèi)酯(CVL)及其類似物,用來模擬熱變色原料,進而得到在平常溫度下可變化顏色的熱變色染料。 熱變色染料的微囊包封 在找到熱變色染料后,我們將染料與建筑涂料的其他成分相混合,發(fā)現(xiàn)染料熱變色的特性消失了,因為熱變色染料對建筑涂料的其他成分很敏感,因此有必要對熱變色染料進行微膠囊包封。目前有兩種微囊包封的方法。在微囊包封的過程中,常加入一些化學(xué)藥品用作試劑。熱變色建筑涂料的準(zhǔn)備和特性 熱變色的建筑涂層可由在白色的內(nèi)、外墻壁涂料中加入大量的微膠囊熱變色的染料而形成?! ±缬缮虾熇柰苛蠌S制的內(nèi)墻涂層,和由美國絕緣涂料層公司制的外部墻涂層ASTEC100。根據(jù)白色涂層的重量,熱變色染料的附屬物所占總重量大約為20%。在容器中手工攪拌混合物15分鐘?! 「鶕?jù)國標(biāo)GB1723,1724,1726,1733,9265測量熱變色建筑涂料的特性。在GB1723中,涂料的粘度被定義為涂料通過杯底流出的時間。GB1724中,涂料的精細(xì)度是由刮墨盤的細(xì)度尺來測定的。GB1726中,則是以涂料的遮蓋力覆蓋每單元面積所需涂料的重量來決定,每單元面積是指一塊黑白相間的方格子,要求涂料能完全覆蓋它。GB1733中,涂料的耐水性是通過把樣品浸到水中一定時間而定的。GB9265中,涂料的耐堿性測量PH為12-13苯酚鈣溶液中的樣品而得到的。 熱變色建筑涂料顏色改變的特性可以通過兩個方法來決定:快速法和慢速法。在快速法中,將熱變色建筑涂料刷到一塊石棉板上,干燥,將樣品放到一個火爐中去。溫度升高的速率為2℃/ 分鐘,每升高2℃后保持恒定溫度5分鐘。顏色改變的溫度由視覺觀察來決定。在慢速法中,將同樣的樣品放在室內(nèi)24小時,用中色度儀測量樣品顏色和改變后的顏色。顏色改變的溫度有空氣的溫度來決定?! ∮秒療魷y定熱變色建筑涂料的老化性,其中黑板溫度為65℃,干燥電燈的溫度為41℃,相對濕度約為70%,每個循環(huán)為120分鐘。氙燈的輻射標(biāo)準(zhǔn)為0.47w/m2。經(jīng)過一般時間,將樣品拿走,用色度計測量樣品三刺激值。結(jié)果及討論微膠囊化的熱變色染料 預(yù)備好微膠囊化的熱變色染料,其中顏色變化的溫度是由慢速法來測定,顏色的變換是根據(jù)視覺觀察來測定的。熱變色染料不能直接用于熱變色建筑涂料,必須將它們微膠囊化。各種微膠囊化的過程和技術(shù)都在文獻中都有詳細(xì)說明?! ≡谀壳把芯恐?,有很多水溶性的單體或聚合物用于熱變色涂料的微膠囊化過程中,在此過程中,熱變色染料在水中被乳化,在染料的液滴表面發(fā)生聚合作用。此染料的性質(zhì)不會受到微膠囊過程的影響而發(fā)生變化。熱變色建筑涂料的特性 可以看出當(dāng)熱變色染料分別加到Huili或ASTEC的涂料中時,涂料的粘度升高、細(xì)度不變、但是涂料的遮蓋力卻提高了;涂料的其他特性不會受到影響。結(jié)果表明,把微膠囊化的熱變色染料混合到內(nèi)外墻壁的涂層中時,涂料特性不會有明顯的變化。熱變色建筑涂料的熱變色特性 將微膠囊化的熱變色染料G20和B20加到ASTEC涂料中,熱變色建筑涂料的顏色可逆地在淡紅色、綠色、藍色和白色之間轉(zhuǎn)換。結(jié)果表明,預(yù)備的涂料可在常溫下成為可逆熱變色建筑涂料。顏色變化的溫度大約成為24-25℃(快速法),慢速法為18-19℃。顏色變化明顯滯后溫度變化,顏色變化很明顯地依賴溫度變化的速率。可以看出,由三刺激值和視覺觀察來測定的顏色及顏色變化結(jié)果是一樣的,也就是說視覺檢測同樣能得到令人滿意的結(jié)果?! ⊥ㄟ^熱變色染料混合物、熱變色染料和非熱變色色料的混合物,可以得到新型的單型或多型的熱變色建筑涂料。特別是用R20熱變色染料同非熱變色顏料孔雀綠相混合時,在低溫時涂料顏色為紫紅色、在高溫時就能可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色。顏色變化的溫度約為18℃攝氏。結(jié)果顯示該涂料在夏天變成冷色調(diào),冬天變成暖色調(diào)。將R20、 R30以及非熱變色的顏料相混合,就可得到多型的熱變色建筑涂料,這種涂料適合很多應(yīng)用。熱變色建筑涂料的耐久性 經(jīng)過很長一段時間后,(ASTEC+R30)涂料的顏色從淺紅變?yōu)榱说募t,(ASTEC+R30+G30)涂料的顏色從灰色變?yōu)榱税谆疑?,顏色褪去的速率在?00小時比后200小時快。另外,老化后的涂料,顏色變化溫度相差無幾。結(jié)果表明熱變色建筑涂料的耐久性不是很理想。因為在耐久之后,起泡,紙張折痕和紙張拉毛都沒出現(xiàn),顏色變化的溫度也沒因為時間而受到影響,所以可以說熱變色建筑涂料的變質(zhì)可能是由該種染料的褪色造成的。結(jié)論: 在這篇論文中,熱變色染料在常溫下的可逆變色已經(jīng)確認(rèn),乳化聚合過程是用來使染料變成微膠囊化的。通過混合普通的白色建筑涂料與微膠囊化的熱變色染料,就可得到熱變色建筑涂料,它的顏色可逆變化的范圍是從紅、綠、藍到白。顏色變化的溫度約為18℃。當(dāng)不同的熱變色染料和非熱變色的顏料相混合時,熱變色建筑涂料的顏色可逆地變化,在低溫為暖色調(diào),高溫為冷色調(diào)。加入微膠囊化的熱變色染料對熱變色建筑涂料的普通性質(zhì)不會有很大影響。耐久性實驗結(jié)果表示:隨著時間的增長此類涂層會褪色。
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