PL226215B1 - Termochromowy wskaznik wysokich temperatur - Google Patents

Termochromowy wskaznik wysokich temperatur

Info

Publication number
PL226215B1
PL226215B1 PL408676A PL40867614A PL226215B1 PL 226215 B1 PL226215 B1 PL 226215B1 PL 408676 A PL408676 A PL 408676A PL 40867614 A PL40867614 A PL 40867614A PL 226215 B1 PL226215 B1 PL 226215B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
weight
cyanoferrate
thermochromic
resin
temperature
Prior art date
Application number
PL408676A
Other languages
English (en)
Other versions
PL408676A1 (pl
Inventor
Grzegorz Owczarek
Adam Pościk
Adam Poscik
Original Assignee
Centralny Inst Ochrony Pracy Państwowy Inst Badawczy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centralny Inst Ochrony Pracy Państwowy Inst Badawczy filed Critical Centralny Inst Ochrony Pracy Państwowy Inst Badawczy
Priority to PL408676A priority Critical patent/PL226215B1/pl
Publication of PL408676A1 publication Critical patent/PL408676A1/pl
Publication of PL226215B1 publication Critical patent/PL226215B1/pl

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest termochromowy wskaźnik wysokich temperatur przeznaczony do zastosowania w elementach środków ochrony indywidualnej
Termochromizm definiowany jest jako zjawisko zmiany barwy związków chemicznych indukowane zmianą temperatury, czyli wywołane termicznie przejście pomiędzy dwoma stanami cząsteczki o różnych charakterystykach spektralnych. Mechanizmy rządzące procesami termochromowymi są bardzo różne. Począwszy od przeniesienia fazowego w związkach organicznych, poprzez zmiany geometrii ligandu, czy też liczby cząsteczek rozpuszczalnika w sferze koordynacyjnej (np. kompleksy metali przejściowych), do bardziej skomplikowanych czynników w mieszaninach wieloskładnikowych.
Barwniki termochromowe znajdują zastosowanie w środkach ochrony osobistej czy w codziennych aspektach życia. Przykładowo napisy pojawiające się na butelkach chłodzonych napojów mają wskazywać, że napój posiada odpowiednią temperaturę do spożycia. Przy wzroście temperatury napis znika.
Dla zastosowań w elementach środków ochrony indywidualnej wskazane jest, aby wskaźnik zmieniał barwę w sposób nieodwracalny, gdyż tylko wówczas pozostaje trwały ślad o przebywaniu w temperaturze niebezpiecznej. Podobnie w przypadku produktów spożywczych, które były przechowywane w niewłaściwej temperaturze wskazania barwnika nie powinny znikać po zmianie temperatury przechowywania na właściwą.
Dobór barwnika termochromowego jest, więc z jednej strony uwarunkowany jego zdolnościami do nieodwracalnych lub odwracalnych (w zależności od konkretnej potrzebny) właściwości termochromowych a równocześnie zmiana barwy musi odbywać się w takich temperaturach, które w danej sytuacji są wskaźnikiem wystąpienia pożądanej lub niepożądanej temperatury.
Do celu sygnalizacji narażenia na wysoką temperaturę (powyżej 100°C) zastosowano barwniki termochromowych z grupy cyjanożelazianów. Przykłady barwników, dla których występują zmiany barwy w zależności od temperatury przedstawiono w tabeli 1.
T a b e l a 1. Temperatury przemiany i barwy dla analizowanych związków
Lp. Substancja Barwa w 25°C Temperatura przemiany i barwa
1 2 3 4
1 Cyjanożelazian (II) bizmutu (III) Żółta 121°C - pomarańczowa 149°C - ciemnooliwkowa 177°C - ciemnozielona 204°C - zielonoczarna 260°C - ciemnobrązowa 316°C - rozkład
2 Cyjanożelazian (II) kadmu (II) Oliwkowa 93°C - żółta 149°C - błękitna 204°C - ciemnoniebieska 316°C - rozkład
3 Cyjanożelazian (II) kobaltu (II) Oliwkowozielona 66°C - zielona 93°C - ciemnozielona 121°C - ciemnoniebieska 260°C - rozkład
4 Cyjanożelazian (II) ołowiu (II) Żółta 121°C - ciemnożółta 232°C - zielonożółta 260°C - ciemnozielona 343°C - rozkład
5 Cyjanożelazian (II) manganu (II) Zielonożółta 121°C - ciemnoniebieska 260°C - rozkład
6 Cyjanożelazian (II) niklu (ll) Zielona 93°C - ciemnozielona 149°C - zielonoczarna 204°C - ciemnobrązowa 260°C - rozkład
PL 226 215 B1 cd. tabeli 1
1 2 3 4
7 Cyjanożelazian (II) cynku (II) Jasnooliwkowa 177°C - ciemnozielona 288°C - różowobiała 316°C - fioletoworóżowa 371°C - rozkład
8 Cyjanożelazian (III) kadmu (II) Jasnożółta 121°C - jasnobrązowa 177°C - oliwkowa 204°C - ciemnooliwkowa 282°C - rozkład
9 Cyjanożelazian (III) manganu (ll) Jasnobrązowa 121°C - jasnożółta
10 Cyjanożelazian (III) cyny (ll) Błękitna 149°C - jasnobrązowa
Substancje te zostały wybrane z uwagi na ich przydatność w konstrukcji sensorów rejestrujących zmiany temperatury powyżej 100°C.
Najniższe temperatury przemiany, w których zachodzą zmiany barwy dla barwników wymienionych w tabeli 1 zawierają się w przedziale od 63°C (cyjanożelazian (II) kobaltu (II)) do 177°C (cyjanożelazian (II) cynku (II)). Z tabeli wynika również, że potencjalnie największą paletę zmiany barwy uzyskać można dla cyjanożelazianu (II) bizmutu (III) (5 temperatur przemiany charakteryzujących się zmianą barwy poniżej temperatury rozkładu w 316°C). Dla tej substancji pierwsza temperatura przemiany wynosi 121°C i jest to zmiana z barwy żółtej na pomarańczową, a więc zmiana, która potencjalnie będzie łatwo rozpoznawalna w ocenie wzrokowej. W przypadku cyjanożelazianu manganu (pozycja 5 w tabeli 1) również temperatura przemiany występuje dla 121°C, a zmiana barwy z zielonożółtej na ciemnoniebieską powinna być łatwo obserwowana. Substancja to posiada jednak tylko jedną temperaturę przemiany przed osiągnięciem temperatury rozkładu w 260°C. Dla cyjanożelazianu kadmu (pozycja 8 w tabeli 1) zmiana barwy w temperaturze rozkładu 121°C z jasnożółtej na jasnobrązową może nie być dobrze identyfikowana w ocenie wzrokowej. Podobnie jest w przypadku cyjanożelazianu manganu (pozycja 9 tabeli 1).
Termochromowy wskaźnik wysokich temperatur według wynalazku składa się z: cyjanożelazianów (II) metali, korzystnie cyjanożelazianu (II) bizmutu (III), o czystości nie mniejszej niż 99% w ilości od 1% do 5% wagowych oraz od 99% do 95% wagowych produktu reakcji dwuskładnikowej żywicy, gdzie:
- utwardzacz składa się z pentaerytrytiol-PO-mercaptolicerolu - 80% wagowych, N-2-(aminoetyl)piperazyny - 5% wagowych, mieszaniny amin alifatycznych - 5%, fenolo 2,4,6 tri(dimetyloamino)metylu - 5% wagowych, amorficznej krzemionki - 5% wagowych
- żywica składa się z epichlorohydryny-4-4'-isopropylideno difenolu w ilości 99% wagowych oraz eteru fenyloglicydowego w ilości 1% wagowego.
przy czym pierwszy składnik i drugi składnik dwuskładnikowej żywicy stosuje się we wzajemnej proporcji odpowiednio 10% wagowych utwardzacza oraz 90% wagowych żywicy.
Istotę wynalazku stanowi nieoczekiwana nieodwracalna zmiana barwy cyjanożelazianów (II) metali wymienionych w tabeli 1 w żywicy epoksydowej.
T a b e l a 2. Wymagania dla składników termochromowego wskaźnika
Substancja Stawiane wymagania
Barwnik Identyfikowana nieodwracalna zmiana barwy w ocenie wzrokowej w wyniku oddziaływania podwyższonej temperatury.
Polimer Brak identyfikowalnej zmiany barwy w ocenie wzrokowej w wyniku oddziaływania podwyższonej temperatury. Temperatura wrzenia powyżej 150°C. Możliwość nanoszenia na tkaniny oraz tworzywa sztuczne wykorzystywane w konstrukcji środków ochrony indywidualnej.
Czystość odczynników chemicznych do przeprowadzenia syntezy barwnika termochromowego powinna być na poziomie 99%. Barwnik termochromowy otrzymany jest w znanej jednoetapowej reakcji syntezy chlorków metali z heksacyjnożelazianem potasu, w roztworze wodnym. Substraty należy zmieszać w roztworze wodnym w ilościach stechiometrycznych. W wyniku reakcji otrzymywane są nierozpuszczalne osady, które należy następnie przesączyć przez bibułę filtracyjną. W celu usunięcia
PL 226 215 B1 pozostałości substratów oraz chlorku potasu otrzymany barwnik należy przemyć 4-krotnie wodą, do otrzymania czystego roztworu eluentu. Wydajność reakcji w przypadku syntezy cyjanożelazianu (II) bizmutu (III) wynosi 95%.
Polimer, do którego wprowadzany jest barwnik termochromowy, służy do uformowania właściwego kształtu sensora. Polimer bez barwnika musi charakteryzować się tym, że w wyniku oddziaływania promieniowania cieplnego brak jest identyfikowalnej zmiany barwy. Stwierdzono, że zastosowany barwnik termochromowy zmieszany z polimerem według wynalazku charakteryzuje się analogicznymi zmianami barwy w analogicznych temperaturach jak dane charakterystyki barwnika, jednak zmiany te są nieodwracalne.
Barwnik wprowadzano do polimeru mieszając proszek z niezastygniętymi składnikami polimeru
- żywicy epoksydowej, w temperaturze pokojowej do uzyskania homogenicznej mieszaniny. Nastę pnie mieszaninę wylewano w specjalnie przygotowane formy tak, aby po zastygnięciu otrzymać pożądany kształt, np. krążki o średnicy (15,0±0,1) mm i grubości (1,0±0,1) mm.
Termochromowe wskaźniki wysokich temperatur według wynalazku umożliwiają indykację krótkotrwałej (powyżej 15 s) ekspozycji użytkownika na temperatury od 100°C do 260°C. Zmiany barwy wskaźników są nieodwracalne, następujące po sobie przemiany barwne są reprezentowane przez kolory łatwo od siebie odróżnialne.
P r z y k ł a d
Termochromowy wskaźnik ekspozycji na temperatury od 120°C do 260°C składa się z:
1. cyjanożelazianu (II) bizmutu (III) o czystości nie mniejszej niż 99% w ilości 5% wagowych,
2. polimeru epoksydowego w ilości 95% wagowych, otrzymanego w wyniku wymieszania:
- utwardzacza - 10% wagowych (w tym pentaerytrytiol-PO-mercaptolicerolu - 80% wagowych, N-2-(aminoetyl)piperazyny - 5% wagowych, mieszanina amin alifatycznych - 5%, fenolo 2,4,6 tri(dimetyloamino)metyl - 5% wagowych, amorficzna krzemionka - 5%
- żywicy - 90% wagowych (w tym epichlorohydryno-4-4'-isopropylideno difenol w ilości 99% wagowych oraz eterfenylo glicydowy w ilości 1% wagowego.
Badania skuteczności działania sensorów zamontowanych do aluminiowanej odzieży ochronnej dla hutników przeprowadzone w hucie żelaza wykazały, że termochromowy sensora temperatury działającego na zasadzie zmiany barwy cyjanożelazianu (II) bizmutu (III) wprowadzonego do żywicy epoksydowej wskazuje, że sensor zmienia barwę z żółtej na pomarańczową po ekspozycji przez 15 sekund na działanie temperatury powyżej 100°C oraz na barwę ciemnozieloną po ekspozycji przez 30 s na temperaturę powyżej 150°C. Sensor ten może być wykorzystany do wskazania wystąpienia tzw. szoku termicznego.

Claims (2)

1. Termochromowy wskaźnik wysokich temperatur zawierający barwnik termochromowy, znamienny tym, że składa się z cyjanożelazianu (II) metalu o czystości nie mniejszej niż 99% w ilości od 1% do 5% wagowych oraz od 99% do 95% wagowych produktu reakcji dwuskładnikowej żywicy, gdzie:
- utwardzacz składa się z pentaerytrytiol-PO-mercaptolicerolu - 80% wagowych, N-2(aminoetyl)piperazyny - 5% wagowych, mieszaniny amin alifatycznych - 5%, fenolo 2,4,6 tri(dimetyloamino)metylu - 5% wagowych, amorficznej krzemionki - 5% wagowych
- żywica składa się z epichlorohydryny-4-4'-isopropylideno difenolu w ilości 99% wagowych oraz eteru fenylo glicydowego w ilości 1% wagowego, przy czym pierwszy składnik i drugi składnik dwuskładnikowej żywicy stosuje się we wzajemnej proporcji odpowiednio 10% wagowych utwardzacza oraz 90% wagowych żywicy.
2. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że jako cyjanożelazian (II) metalu stosuje się cyjanożelazian (II) bizmutu (III).
PL408676A 2014-06-26 2014-06-26 Termochromowy wskaznik wysokich temperatur PL226215B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL408676A PL226215B1 (pl) 2014-06-26 2014-06-26 Termochromowy wskaznik wysokich temperatur

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL408676A PL226215B1 (pl) 2014-06-26 2014-06-26 Termochromowy wskaznik wysokich temperatur

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL408676A1 PL408676A1 (pl) 2015-02-16
PL226215B1 true PL226215B1 (pl) 2017-06-30

Family

ID=52464758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL408676A PL226215B1 (pl) 2014-06-26 2014-06-26 Termochromowy wskaznik wysokich temperatur

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL226215B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL408676A1 (pl) 2015-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Schilt Analytical applications of 1, 10-phenanthroline and related compounds: international series of monographs in analytical chemistry
Shebl et al. Synthesis, spectroscopic characterization and antimicrobial activity of mono-, bi-and tri-nuclear metal complexes of a new Schiff base ligand
Krüger et al. Iron (III) complexes with pentadentate Schiff-base ligands: Influence of crystal packing change and pseudohalido coligand variations on spin crossover
Li et al. Calix [4] arene containing thiourea and coumarin functionality as highly selective fluorescent and colorimetric chemosensor for fluoride ion
Bräunlich et al. Polynuclear iron (ii)–aminotriazole spincrossover complexes (polymers) in solution
Mahmoud et al. Synthesis and spectral analysis of some metal complexes with mixed Schiff base ligands 1-[2-(2-hydroxybenzylideneamino) ethyl] pyrrolidine-2, 5-dione (HL1) and (2-hydroxybenzalidine) glycine (HL2)
Lan et al. Thermochromic magnetic ionic liquids from cationic nickel (II) complexes exhibiting intramolecular coordination equilibrium
Divyashree et al. ‘Turn-ON’furfurylamine-based fluorescent sensor for Cd2+ ion detection and its application in real water samples
PL226215B1 (pl) Termochromowy wskaznik wysokich temperatur
Wang et al. Synthesis, optical characterization, and thermal decomposition of complexes based on biuret ligand
Abd El-Wahab Complexation of 4-amino-1, 3 dimethyl-2, 6 pyrimidine-dione derivatives with cobalt (II) and nickel (II) ions: synthesis, spectral, thermal and antimicrobial studies
Rajan et al. Structural and magnetic properties of four layered dicyanamide-based coordination polymers: M {N (CN) 2} 2 (DMSO) 2,[M= Mn, Fe, Co, Ni]
Bhowmik et al. Role of steric crowding of ligands in the formation of hydroxido bridged di-and trinuclear copper (II) complexes: Structures and magnetic properties
AbouEl-Enein et al. First raw transition metal complexes of salicylidene and 2-hydroxy-1-naphthylidene-N-cyanoacetohydrazone
Latif et al. Synthesis, structural, density functional theory, and x-ray diffraction study of Zn (II) N-isopropylbenzyldithiocarbamate: anti-corrosion screening in acid media
Herchel et al. Magnetorefrigeration capability of a gadolinium (III) coordination polymer containing trimesic acid: a correlation between the isothermal magnetic entropy change and the gadolinium content
Al-Shemary Synthesis, characterization and antibacterial Evaluation for mixed-ligand Complexes of Nickle (II), Manganese (II), Cop-per (II), Cobalt (II) and Mercury (II) with Tetradentate Schiff base and 1, 10-phenanthroline
Jayarajan et al. Synthesis and antimicrobial studies of tridentate Schiff base ligands with pyrazolone moiety and their metal complexes
Zhou et al. First examples of rare earth benzoate chain complexes doped with radicals as paramagnetic carriers: Synthesis, structure, and magnetic properties
Wrobleski et al. Alkaloids as ligands. 1. Synthesis and characterization of three cobalt (II) pseudohalide compounds containing l-sparteine
Kareem et al. Synthesis and Characterization of Some Transition Metal Complexes with New Schiff Base Ligand Derivative from Isatin.
Quintero-Téllez et al. Synthesis, structural, electronic and magnetic studies of [Cu (II)(saleanN3H3)]
Varam et al. Interactions of N′-[1-(2-Hydroxyphenyl) ethylidene] isonicotinohydrazide, a hydrazone Schiff Base and selected lanthanides: Potentiometric and spectral studies
Elçin et al. Synthesis and structural characterization of bisazocalix [4] arene with melamine: Metal ion extraction studies
Singh et al. Synthesis and Characterization of Heteronuclear Copper (II)‐Lanthanide (III) Complexes of N, N′‐1, 3‐Propylenebis (Salicylaldiminato) Where Lanthanide (III)= Gd or Eu