一種用於溫度測量的新型溫度敏感塗料及配製方法與流程

2023-04-27 20:08:21 6

本發明屬於溫度測量技術，具體涉及一種用於溫度測量的新型溫度敏感塗料及配製方法。

背景技術：

溫度敏感塗料(TSP)試驗技術，利用了溫度對探針分子(溫敏塗料中活性成份)的螢光猝滅效應，通過測定被激發的探針分子所發射螢光的壽命或強度來獲得當地環境溫度。由於它是一種「非介入式」的風洞試驗技術，對流場幹擾小、試驗周期短、經濟效益顯著且具有廣闊的擴展用途，因而受到了廣泛關注。

常規風洞試驗用TSP塗料大多為有機塗料，這類塗料在常溫段具有優異的溫度響應特性，以及易於噴塗等等優點，然而由於有機物固有的不穩定特性，這類塗料通常很難耐受超過150℃，使得它們很難被用於多級壓氣機、加熱風洞等較高溫度的測試環境。

技術實現要素：

本發明目的是：針對以上需求，本發明公開了一種用於溫度測量的新型溫度敏感塗料。

另外，本發明還提供了用於所述高溫TSP測量的新型塗料的配製方法。

一種用於溫度測量的新型溫度敏感塗料，其由聚苯乙炔固體按照0.25‰g/ml溶解於甲苯得到，其中，所述聚苯乙炔固體內的苯乙炔單體、五氯化鉭、四丁基錫在溶劑甲苯中按照濃度比為0.2±0.01mol/l：0.013±0.0001mol/l：0.027±0.0001mol/l。

一種用於溫度測量的新型溫度敏感塗料配製方法，其將苯乙炔單體、五氯化鉭、四丁基錫在溶劑甲苯中按照濃度比為0.2±0.01mol/l：0.013±0.0001mol/l：0.027±0.0001mol/l混合，併合成析出聚苯乙炔，將該聚苯乙炔溶解於溶劑甲苯後即獲得該新型溫度敏感塗料。

所述苯乙炔單體、五氯化鉭、四丁基錫在溶劑甲苯中的濃度比為0.2mol/l：0.013mol/l：0.027mol/l。

將苯乙炔單體、五氯化鉭、四丁基錫在溶劑甲苯中按比例混合置於燒瓶中，密封，冷凝回流，然後通氬氣15min進行除氧除溼。

合成開始時，油浴加熱到80℃，並向液體液面下按一定流量持續吹入氬氣，合成反應持續至少1小時，之後使用高聚物洗滌析出工藝析出聚苯乙炔固體。

將聚苯乙炔固體按照0.25‰g/ml溶解於甲苯得到用於溫度測量的新型溫度敏感塗料。

本發明的優點是：本發明基於聚苯乙炔類材料，實現了該材料的合成，並與TSP測試技術相關需求結合，開發了基於該材料的塗料製備技術及塗層製備工藝。該新型TSP塗層合成工藝簡潔，產率理想，塗層牢固，信號強度高，被405nm的激勵光源激發後可以發射綠光波段的螢光，且耐受最高溫度不低於300℃。

附圖說明

圖1製成的新型溫度敏感塗料光譜特性曲線；

圖2製成的新型溫度敏感塗料溫度響應曲線。

具體實施方式

本發明用於溫度測量的新型溫度敏感塗料基於某聚苯乙炔類材料，將其溶解於甲苯獲得噴塗材料。

其中，本發明聚苯乙炔類材料合成方案簡述如下：將苯乙炔單體(CAS號136459-72-8)、五氯化鉭(CAS號7721-01-9)、四丁基錫(CAS號1461-25-2)在溶劑甲苯中按照濃度比為0.2mol/l：0.013mol/l：0.027mol/l混合置於燒瓶中，密封，冷凝回流，然後通氬氣15min進行除氧除溼。合成開始時，油浴加熱80℃，並向液體液面下按50ml/min流量持續吹入氬氣。加熱合成反應持續1小時，之後使用標準高聚物洗滌析出工藝即可。實測產率約70％(產物質量/原料質量)。

苯乙炔單體，CAS號136459-72-8，為白色粉末。

五氯化鉭，CAS號7721-01-9，為白色粉末。

四丁基錫，CAS號1461-25-2，為無色液體。

完全乾燥的合成產物聚苯乙炔固體為紅褐色片狀無味固體，常溫下表現出較好的柔韌性，取用前一般用研磨缽碾碎，在405nm紫光照射下顯綠色，如說明書附圖1所示。

塗料製備：按0.25mg/ml質量體積比稱量合成的聚苯乙炔類材料固體，置於甲苯中，持續攪拌24小時，攪拌期間可輕微加熱加速溶解，但須避免溶劑過量蒸發。待固體物完全消失後，使用抽濾設備濾取清液，清液部分即為所述用於溫度測量的新型溫度敏感塗料。

塗層噴塗：根據模型材質、溫度環境選擇合適的屏蔽層塗料，需要保證屏蔽層完全固化後不會被甲苯迅速溶解即可。高溫用屏蔽層可以選用納米隔熱塗料。噴塗屏蔽層並完全固化後應使用2000目砂紙輕輕打磨至光滑。隨後在屏蔽層上噴塗所述新型溫度敏感塗料，待完全乾燥固化後，所獲得的塗層即可用於溫度測量，工作溫度可以耐受至不低於300℃，如說明書附圖2所示，因此可以用於多級壓氣機、加熱風洞等較高溫度的測試環境。