SU755818A1 - Термохромный материал - Google Patents

Description

Изобретение относится к химии органических высокомолекулярных соединений, а именно к созданию материалов на основе поливинилового спирта с изменяющейся под действием темпе- 5 ратуры прозрачностью.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, а материал — для защиты глаз и светочувствительных объектов от ярких, излу- Ю чений в видимой части спектра при наличии в спектре излучения тепловых лучей или при автономном нагревании, а также для визуализации тепловых полей. 15

Известен термохромный материал, содержащий хлористый кобальт или смесь его с хлористым литием и воду или смесь воды с этиловым или пропиловым спиртом [1]. 20

Водные растворы хлористого кобальта при комнатной температуре имеют бледно-розовую окраску, что связано с наличием слабой полосы' поглощения в области 520 нм. Нагревание на не- 25 сколько десятков градусов приводит к изменению окраски растворов на густо-синюю, что связано с появлением дополнительной широкой полосы поглощения с максимумом около 680 нм. 30

Добавляя в водные растворы спирты или хлористый литий, снижают, температуру нагрева, при которой происходит изменение окраски. При достаточно высокой концентрации спиртов раствор может приобрести синюю окраску и при комнатной температуре.

Термохромные свойства указанных растворов неудобно практически использовать: необходимо применять кюветы для жидкости. Кроме того, для создания большого приращения оптической плотности требуется большая толщина слоя.

Целью изобретения является придание материалу пленкообразующих свойств

Эта цель достигается тем, что известный термохромный материал, содержащий хлористый кобальт или смесь его с хлористым литием и воду или смесь воды с этиловым или пропиловым спиртом, дополнительно содержит поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Хлористый кобальт или смесь его с хлористым литием 5—52

• Вода или смесь воды с этиловым или пропи755818 4

ловим спиртом 2—7

Поливиниловый спирт · Остальное Указанное количество растворителя

определяется как разница между весом сухих ингредиентов"и весом готовой пленки и представляет собой молекулы йоды или спирта, связанные с молекулами полимера или ионами кобальта координационными связями.

Пример	1		Исходные	навески
СоС 12· 6Н20	88	,2	мг (6,0	вес.%)
Ь:ε ι » нг о	25	,2	мг (1,7	вес.%)
Поливиниловый
спирт марки
ПВС- 5	1,	26	г (85,5	вес.%)

Вес пленки после высушивания (до постоянного веса) 1,469 г,толщина 15

1(55 мкм.

Прим СоС1₂ · 6Н₂0 и с ΐ ПЕС-5

Вес пленки

Н₂ °

р 2. Исходные навески: 1,260 г (48,8 вес.%) 25,2 мг (1,0 вес.%) 1,260 г (48,8 вес.%) после высушивания

58

П

толщина м 0

СоС

и с г

ПВС-5

Вес пленки

2.'

^н?.°

115 мкм.

р 3. Исходные навески: 0,378 г (21,4 вес.%) 25,2 мг (1,4 вес . %)

1,26 г (71,3 вес.%) после высушивания 1,768 г, толщина 95 мкм.

Пример 4. Исходные навески: СоС1_г· 6Н„О 0,176 г (12 вес.%)

ПВС-5 ^и 1,26 г (86 вес.%)

Вес пленки после высушивания 1,470 г, толщина 102 мкм.

Наибольшим эффектом и наилучшей воспроизводимостью обладают пленки, полученные по следующей технологии: 3%-ный раствор поливинилового спирта приготавливают путем растворения расчетных навесок ПВС в смеси вода — этиловый спирт (60 и 40%) и выдерживают при 95—100°С (в колбе с обратным холодильником) в течение 15 ч. Такая технология позволяет получать одинаковую надмолекулярную структуру для всех композиций. После охлаждения к указанному раствору добавляют концентрированный раствор, содержащий требуемую для данного опыта навеску СоС?₂· 6Н₂О и 1_ ί С8 . После тщательного перемешивания полученную прозрачную смесь растворов выливают в плоскую горизонтальную кювету и высушивают (в атмосферных условиях сушка занимала 2—3 сут ). Добавка 1_ ϊ С1 является необязательной для реализации термохромного эффекта, однако в присутствии указанного количества ί_ ΐ С 1 наблюдается некоторое дополнительное приращение оптической плотности в области 680 нм и, кроме того, пленки менее хрупкие. Увеличение концентрации Iί С 1 приводит к увеличению исходной оптической плотности в области 680 нм, т.е. "посинению" пленки еще до нагревания.

На графике приведены спектры поглощения для пленки одного из соста20

25

30

35

40

50

55

ёО

вов при нагревании (пример 3). Кривая 1 для 20°С, 2 - для 40°С, 3 для 60°С и 4 - для вО^С. Как видно из графика, увеличение оптической плотности в полученных пленках толщиной 100 мкм при нагреве на 40-60°С может достигать дП = 1,5-2 на длине волны 680 нм. Это эквивалентно уменьшению интенсивности проходящего света с 90% до 1—2%. Увеличение толщины пленок путем приготовления мультиплексов, т.е. тонких термохромных пленок, разделенных тонкими прозрачными пленками, позволит получить гораздо большие приращения дП 3—4 для толщины мультиплексов около 1 мм, что существенно (более чем в 10 раз) превышает указанные выше приращения оптической плотности для растворов СоС1₂ такой же толщины. Кроме того, пленки представляют собой твердые и технологические конструкционные материалы. Термохромный эффект в полученных пленках полностью обратим, т.е. при охлаждении поглощение в об ласти 680 нм уменьшается до значения в исходных, непрогретых образцах. Последующее нагревание их вновь сопровождается термохромным эффектом, который воспроизводится при многократных (более 50 раз) повторениях циклов нагревание — охлаждение, если температура нагрева не превышает бО^С.

Термохромные свойства композиционных полимерных материалов на основе поливинилового спирта, содержащего хлористый кобальт, могут быть использованы для защиты глаз и светочувствительных биологических и технических объектов от яркого излучения, в спектре которого есть тепловые лучи, производящие нагрев пленки, а также при автономном нагреве. Эти материалы могут быть также использованы для визуализации тепловых полей в различных технологических процессах, в которых непосредственное измерение температуры затруднено.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   Термохромный материал, содержащий адористый кобальт или смесь его с адористым литием и воду или смесь во[Ы с этиловым или пропиловым спиртом, >тли чающийся тем, что, с ;елью придания материалу пленкоо^ра:ующих свойств, он дополнительно со<ержит поливиниловый спирт при сведувес.%:

   щем соотношении компонентов Хлористый кобальт или смесь его с хлористым литием Вода.или смесь воды с этиловым или пропиловым спиртом Поливиниловый спирт

   5-5 2
2. 2-7

   Остальное

   65

   5

   755818

   6