CN105277286A - 一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法。包括下述步骤：步骤1、取10-150mg聚合物作为温度标签；步骤2、将所述的温度标签放置在被检测的产品表面或内部后开始检测；步骤3、检测过程结束后再将所述的温度标签取出，并进行差示扫描量热法分析；步骤4、先将步骤3的结果与原始测量结果比较，再根据此种聚合物加热最高温度（TS）和利用差示扫描量热法测得的局部变化特征温度与TS差值之间的关系，即可得出被检测的产品在检测过程经历过的最高温度的历史信息；所述的温度标签可在加热处理后重复使用。本发明聚合物具有材料便宜，容易选取，加工简单，检测温度范围大以及可以有多个检测温度区间等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度检测方法，尤其是涉及一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，属于温度监控和记录领域。
背景技术
众所周知，现代产品从生产、加工、储藏、运输到最终的销售，需要经历非常复杂的过程，并且有些产品，例如肉类、蔬果、奶制品、药品等等，对其所处的环境温度有很高的要求，需要严格控制其在每一个过程中所处的温度。如果在某一过程中出现了温度过高或者严重的温度波动，即便是仅经历较短的时间，例如突然断电导致温度的上升，或者运输途中天气的变化，产品也是极有可能会发生变质或者损坏，此时如果产品流入市场，势必会引起严重的后果。比如食品的腐坏，人体一旦摄入，其对身体健康的危害可想而知。而且产品的变质或者损坏往往是无法在产品的外观上直接分辨出来，于是在产品的整个供应链中，需要利用另外的温度指示设备对这样的产品进行温度监控。
目前市场上已经出现了许多不同种类的温度指示设备，但是大多数都存在着明显的不足。例如，电子温度记录设备，其体积普遍偏大，造价偏高，缺少外界电源支持即失去工作能力，受外界影响大，可靠性偏低。现有技术还包括使用利用液体热胀冷缩原理设计的温度标签（公告号为CN2828772Y的可常温贮运温度标签），但是此种温度标签的安全性有待提高，如果发生化学液体泄漏，对产品的影响会直接转移到用户，造成不可挽回的影响。另外，还有使用以形状记忆合金为材料制作的温度标签（公告号为CN102944326B的一种基于形状记忆合金监控温度的方法），其检测的温度范围较窄，并且形状记忆合金的造价偏高，故其温度标签的价格也偏高，因此影响了他们的推广和使用。
发明内容
本发明针对上述问题提供一种利用聚合物在差示扫描量热法中表现出的温度记忆效应来检测某种产品的温度历史的方法，可重复使用，无需电源也可长时间保存温度历史信息，且聚合物具有材料便宜，容易选取，加工简单，检测温度范围大的一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，包括下述步骤：
步骤1、取10-150mg聚合物作为温度标签；
步骤2、将所述的温度标签放置在被检测的产品表面或内部后开始检测；
步骤3、检测过程结束后再将所述的温度标签取出，并进行差示扫描量热法分析；
步骤4、先将步骤3的结果与原始测量结果比较，再根据此种聚合物之前加热的最高温度（TS）和利用差示扫描量热法测得的局部变化特征温度与TS差值之间的关系，即可得出被检测的产品在检测过程经历过的最高温度的历史信息；
所述的温度标签可在加热处理后重复使用。
所述的聚合物为任何热塑性或热固性的聚合物，且聚合物形状不限。
步骤2所述的放置，其方法可为粘贴、机械固定或直接放入小包装内中的任意一种。
步骤2所述的被检测的产品，其温度区间为所使用聚合物的一个或多个玻璃化转变温度区间及/或熔化温度区间。
本发明由于采用上述检测方法，使得与现有技术相比具有下列优点效果：
本发明是一种利用聚合物在差示扫描量热法中表现出的温度记忆效应来检测某种产品的温度历史的方法，本发明聚合物具有材料便宜，容易选取，加工简单，检测温度范围大以及可以有多个检测温度区间等优点。此外，不同于形状记忆合金，聚合物还有对受力变形不敏感的优点。因此，即使在使用过程中，比如运输中，标签受到磕碰，也不会引起材料自身转变温度的变化。
附图说明
图1是本发明方法检测到的以聚己内酯为例升温一次到58°C后差示扫描量热法分析与没有升温超过40°C的产品对比曲线；
图2是本发明方法检测到的聚己内酯升温一次到53°C后差示扫描量热法分析与没有升温超过40°C的产品对比曲线；
图3是本发明方法检测到的聚己内酯升温一次到48°C后差示扫描量热法分析与没有升温超过40°C的产品对比曲线；
图4是本发明在各种复杂冷热循环下，一至四次升温实验得出的以聚己内酯为例升至最高温度（TS）和利用差示扫描量热法测得的局部变化特征温度与TS差值（ΔT）之间的关系；
图5是本发明方法检测到的乙烯-醋酸乙烯共聚物升温一次到50°C后差示扫描量热法分析与没有升温超过45°C的产品对比曲线；
图6是本发明方法检测到的乙烯-醋酸乙烯共聚物升温一次到55°C后差示扫描量热法分析与没有升温超过45°C的产品对比曲线；
图7是本发明方法检测到的乙烯-醋酸乙烯共聚物升温一次到60°C后差示扫描量热法分析与没有升温超过45°C的产品对比曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，包括下述步骤：
步骤1、取25mg的多边片状形聚己内酯作为聚合物温度标签；
步骤2、将所述的温度标签粘贴放置在被检测的产品表面后开始检测；
步骤3、检测过程结束后再将所述的温度标签取出，并进行差示扫描量热法分析；
步骤4、先将步骤3的结果与原始测量结果比较，再根据此种聚合物之前加热的最高温度（TS）和利用差示扫描量热法测得的局部变化特征温度与TS差值之间的关系，即可得出被检测的产品在检测过程经历过的最高温度的历史信息；
所述的温度标签可在加热处理后重复使用，且性质没有任何变化。
实施例2
一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，包括下述步骤：
步骤1，取10mg的圆片状乙烯-醋酸乙烯共聚物作为温度标签；
步骤2、将所述的温度标签机械固定方法放置在被检测的产品包装的内部后开始检测；
其它同实施例1，不再赘述。
实施例3
一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，包括下述步骤：
步骤1，取150mg的不规则形状的聚丙烯作为温度标签；
步骤2、将所述的温度标签放入小包装内放置在被检测的产品包装的内部后开始检测；
其它同实施例1，不再赘述。
实施例4
一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，包括下述步骤：
步骤1，取50mg的不规则形状的聚碳酸酯为温度标签；
其它同实施例3，不再赘述。
实施例5
一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，包括下述步骤：
步骤1，取100mg的聚醚醚酮为温度标签；
其它同实施例1，不再赘述。
实施例6
一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，包括下述步骤：
步骤1，取15mg的苯乙烯聚氯乙烯为温度标签；
其它同实施例2，不再赘述。
实施例7
一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，包括下述步骤：
步骤1，取125mg的聚四氟乙烯为温度标签；
其它同实施例3，不再赘述。
实施例8
一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，包括下述步骤：
步骤1，取35mg的聚氨酯为温度标签；
其它同实施例1，不再赘述。
实施例9
一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，包括下述步骤：
步骤1，取140mg的聚对苯二甲酸乙二酯为温度标签；
其它同实施例3，不再赘述。
实施例10
一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，包括下述步骤：
步骤1，取80mg的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物聚为温度标签；
其它同实施例2，不再赘述。
本发明具体应用例
以下是以聚己内酯和乙烯-醋酸乙烯共聚物作为温度标签来具体加以说明。
聚己内酯的熔化温度区间在40°C到60°C之间。所以用作检测的温度范围也为该温度区间。
乙烯-醋酸乙烯共聚物的玻璃态转化温度区间在50°C到70°C之间。所以用作检测的温度范围也为该温度区间。
应用例1
步骤1、取15mg的聚己内酯薄片作为温度标签；步骤2、3与实施例1相同，
步骤4、如图1是本发明方法检测到的以聚己内酯为例升温一次到58°C后差示扫描量热法分析与没有升温超过40°C的产品对比曲线；线A对应于一在检测过程中没有升温超过40oC的情况（即没有达到聚己内酯的熔化温度区间）。线B是在检测过程中有升温一次达到58oC,然后降回常温的标签。线B在59oC到60oC间出现一个局部的绝对最小值（吸热的热流定义为负值）（由箭头指出）。出现该最小值的温度与标签在升温中达到的温度的差值可以用ΔT表示。参照图1聚己内酯的加热最高温度（TS）和利用差示扫描量热法测得的局部变化特征温度与TS差值（ΔT）之间关系的实验结果，ΔT在1.5±0.5oC的范围内波动。据此，将差示扫描量热法找出的局部最小值温度减去1.5oC，就得到了标签曾经升温达到的温度为58±0.5oC。
应用例2
步骤1、取50mg的聚己内酯颗粒作为温度标签；步骤2、3与实施例1相同，
步骤4、如图2所示是本发明方法检测到的聚己内酯升温一次到53°C后差示扫描量热法分析与没有升温超过40°C的产品对比曲线；线C代表在检测过程中有升温一次达到53°C，然后降回常温的标签，其所得到的结果类似于图2中的出现局部最小值的情况。参照图1聚己内酯的加热最高温度（TS）和利用差示扫描量热法测得的局部变化特征温度与TS差值（ΔT）之间关系的实验结果，ΔT在1.5±0.5oC的范围内波动。据此，将差示扫描量热法找出的局部最小值温度减去1.5oC，就得到了标签曾经升温达到的温度为53±0.5oC。
应用例3
步骤1、取150mg的聚己内酯薄膜作为温度标签；步骤2、3与实施例1相同，
步骤4、如图3所是本发明方法检测到的聚己内酯升温一次到48°C后差示扫描量热法分析与没有升温超过40°C的产品对比曲线；线D代表在检测过程中有升温一次达到48°C，然后降回常温的标签，其所得到的结果类似于图2中的出现局部最小值的情况。参照图1聚己内酯的加热最高温度（TS）和利用差示扫描量热法测得的局部变化特征温度与TS差值（ΔT）之间关系的实验结果，ΔT在1.5±0.5oC的范围内波动。据此，将差示扫描量热法找出的局部最小值温度减去1.5oC，就得到了标签曾经升温达到的温度为48±0.5oC。
如图4是本发明在各种复杂冷热循环下，一至四次升温实验得出的以聚己内酯为例升至最高温度（TS）和利用差示扫描量热法测得的局部变化特征温度与TS差值（ΔT）之间的关系；从图4中可以看出，无论产品升温几次（本次测试最多四次），其ΔT的波动范围大致为1.6±0.5°C。因此，可以根据这一规律推算出之前多次冷热循环中的实际最高温度，而其精确程度为±0.5°C。
应用例4
步骤1、取15mg的乙烯-醋酸乙烯共聚物颗粒作为温度标签；步骤2、3与实施例1相同。
步骤4、如图5所示是本发明方法检测到的乙烯-醋酸乙烯共聚物升温一次到50°C后差示扫描量热法分析与没有升温超过45°C的产品对比曲线；线E对应于一在检测过程中没有升温超过45°C的情况（即没有达到乙烯-醋酸乙烯共聚物的玻璃态转化温度区间）。线F对应于一在检测过程中有升温一次达到50°C，然后降回常温的标签。黑色线在51°C到52°C出现了一个局部绝对值最小值，已用箭头标出。依据乙烯-醋酸乙烯共聚物聚的加热最高温度（TS）和利用差示扫描量热法测得的局部变化特征温度与TS差值（ΔT）之间关系的实验结果，ΔT=1.4±0.6oC。由此，将差示扫描量热法找出的局部最小值温度减去将差示扫描量热法找出的局部最小值温度减去1.4oC，就得到了标签曾经升温达到的温度为50±0.6oC。
应用例5
步骤1、取50mg的乙烯-醋酸乙烯共聚物丝内作为温度标签；步骤2、3与实施例1相同。
步骤4、如图6所示是本发明方法检测到的乙烯-醋酸乙烯共聚物升温一次到55°C后差示扫描量热法分析与没有升温超过45°C的产品对比曲线；线G对应于一在检测过程中有升温一次达到55°C，然后降回常温的标签。黑色线在56°C到57°C出现了一个局部绝对值最小值，已用箭头标出。依据乙烯-醋酸乙烯共聚物聚的加热最高温度（TS）和利用差示扫描量热法测得的局部变化特征温度与TS差值（ΔT）之间关系的实验结果，ΔT=1.4±0.6oC。由此，将差示扫描量热法找出的局部最小值温度减去将差示扫描量热法找出的局部最小值温度减去1.4oC，就得到了标签曾经升温达到的温度为55±0.6oC。
应用例6
步骤1、100mg的乙烯-醋酸乙烯共聚物膜作为温度标签；步骤2、3与实施例1相同。
步骤4、如图7所示是本发明方法检测到的乙烯-醋酸乙烯共聚物升温一次到60°C后差示扫描量热法分析与没有升温超过45°C的产品对比曲线；线H对应于一在检测过程中有升温一次达到60°C，然后降回常温的标签。黑色线在61°C到62°C出现了一个局部绝对值最小值，已用箭头标出。依据乙烯-醋酸乙烯共聚物聚的加热最高温度（TS）和利用差示扫描量热法测得的局部变化特征温度与TS差值（ΔT）之间关系的实验结果，ΔT=1.4±0.6oC。由此，将差示扫描量热法找出的局部最小值温度减去将差示扫描量热法找出的局部最小值温度减去1.4oC，就得到了标签曾经升温达到的温度为60±0.6oC。
最后，作为温度标签的聚合物可在加热超过其转化温度区间并冷却后，即可恢复到其初始状态，实现重复使用，且性能不发生任何改变。
Claims (4)
1.一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，其特征在于：包括下述步骤：
步骤1、取10-150mg聚合物作为温度标签；
步骤2、将所述的温度标签放置在被检测的产品表面或内部后开始检测；
步骤3、检测过程结束后再将所述的温度标签取出，并进行差示扫描量热法分析；
步骤4、先将步骤3的结果与原始测量结果比较，再根据此种聚合物之前加热的最高温度（TS）和利用差示扫描量热法测得的局部变化特征温度与TS差值之间的关系，即可得出被检测的产品在检测过程经历过的最高温度的历史信息；
所述的温度标签可在加热处理后重复使用。
2.根据权利要求1所述的一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，其特征在于：所述的聚合物为任何热塑性或热固性的聚合物，且聚合物形状不限。
3.根据权利要求1所述的一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，其特征在于：步骤2所述的放置，其方法可为粘贴、机械固定或直接放入小包装内中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于聚合物的温度记忆效应的温度检测方法，其特征在于：步骤2所述的被检测的产品，其温度区间为所使用聚合物的一个或多个玻璃化转变温度区间及/或熔化温度区间。
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| CN106525274A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-03-22 | 沈阳建筑大学 | 一种基于热塑聚合物结晶过程的过冷温度测量方法 |
| CN106525274B (zh) * | 2016-11-02 | 2019-02-19 | 沈阳建筑大学 | 一种基于热塑聚合物结晶过程的过冷温度测量方法 |
| CN109459320A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-03-12 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种热塑性塑料最高使用温度的测试方法 |
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| CN105277286B (zh) | 2018-01-09 |
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