Индикатор влажности и способ его получения Советский патент 1984 года по МПК C01B33/18 

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к получению неорганических адсорбентов, и может быть использовано для получения цветных индикаторов влажности на основе .кобалвтового силикагеля для их приме.нения в электротехнике, приборострое нии авиационной и других отраслях техники, где требуется контролировать изменение относительной влажности среИзвестны индикаторы влажности на основе силикагеля, пропитанного раст ворами солей переходных металлов, изменяющих свою окраску при изменени относительной влажности среды 1:13 . Недостатком данных нндикаторов яв ляется большой инертдионный период изменения их окраски, в результате чего полученная информация об измене нии влажности может быть использован По прошествии 35-40 ч. Наиболее близким к предлагаемому по технической сутдности и достигаемо му результату является индикатор вла ности на основе кобальтового силикагеля и способ его получения. В качестве индикатора влажности используют кобальтовую форму силикагеля, которую получают, пропитывая солям 1 кобальта сферические частицы гидроге Ля кремниевой кислоты и затем высушивая полученную композицию при повышенной температуре. Полученный силйкагель применяют для контроля влажности среды в закрытых объемах С Недостатком известных индикаторов влажности является то, что они обладают длительным временем изменения окраски (инергдионный период) после изменения относительней влажно ти среды. Так, кобальтовый силикагел индикатор изменяет свой цвет только через 35-40 ч после изменения относи тельной влажности, что создает трудности при эксплуатации машин и прибо ров, работаюш;их в контролируемой среде. Так, при зксплуатации трансформаторов электрического тока возду контактирую ций с трансформаторным маслом, должен иметь относительную влажность не выше 50%. Для достижения заданной влажности дыхательные клапаны заполняют осушителем воздуха По мере насьш1ения осушителя влагой относительная влажность воздуха над трансформаторным маслом увеличивается. За ее изменением следят 11 912 по изменению цвета кобальтового силикагеля-индикатора, изменяющего свою окраску с синей на розовую при 50%-ной относительной влажности. Так как у известных Силикагелейиндикаторов изменение окраски происходит только через 35-40 ч после из- менения относительной влажности, то все это время трансформаторное масло находится в контакте с атмосферой повышенной влажности, что приводит к его увлажнению, а соответственно к увлажнению изоляции. Поэтому через 2-3 года эксплуатации трансформатора его останавливают, масло заменяют, а изоляцию просушивают. Эта операция, в конечном итоге, вызывает увеличение стоимости зксплуатации электрических сетей. Создание быстродействующего индикатора влажности позволит оперативно заменять осушитель, что в значительной мере повысит ресурс работы трансформатора между просушками изоляции и заменой трансформаторного масла. Аналогичные проблемы встречаются и в другргх отраслях техники, где используются среды с контроошруемой влажностью. Цель изобретения - создание индикатора влажности на основе кобальтового снликагеля, обладающего уменьшенным временем реагирования на изменение влажности среды, а также создание способа его получения. Поставленная цель достигается тем, что индикатор влажности на основе кобальтового силикагеля содержит последний в виде порошка с размером частиц 250-500 мкм, закрепленного на твердую подложку слоем толщиной О,1-0,3 мм. Согласно способу получения индикатора влажности на основе кобальтового силикагеля порошок кобальтового силикагеля, смешивают с водой, затем S полученную смесь вводят связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%: Порошок кобальтового силикагеля40-48 Вода48-58 Связующее2-4 а полученную при этом суспензию наносят тонким слоем на твердую подложку и высушивают при повьшенной температуре . В качестве связующего использурот поливиниловый спирт или карбометилцеллншозу, а сушку нанесенной на твердую подложку суспензии ведут при ПО-ПО С. Технология способа получения индикатора влажности заключается в ел дующем. . Берут кобальтовый силикагель с размером частиц 250-500 мкм и в качестве основы твердые пластины разл ной конфигурации и размера, изготов ленные из металла, стекла, полимерных или других жестких материалов, При нанесении 0,1-0,3 мм кобальтового силикагеля с размером частиц 250-500 мкм индикаторный элемент изменяет свой цвет через 10-15 мин после изменения влажности Приведенные выше режимы являются оптимальными для получения таких характеристик индикатора. Слой толщиной менее О,1 мм невозможно равно мерно распределить по поверхности пластины, а при толщине слоя более 0,3 мм увеличивается время изменения окраски, что снижает эффективность предлагаемого способа. Для нанесения слоя индикатора ис пользуют композицию следующего состава, мас.%: Порошок кобальтового силикагеля40,0-48,0 Вода48,0-58,0 Связующее2,0-4,0 Порошок кобальтового силикагеля должен иметь размер частиц в предел 250-500 мкм, а в качестве связующег используют, например, поливиниловый спирт или карбометилцеллюлозу. При размере частиц более 500 мкм увелич вается время изменения окраски индикаторного элемента, а уменьшение размера частиц менее 250 мкм лишено практического смысла, так как не приводит к дальнейшему уменьшению времени изменения цвета индикаторного элемента. Порошок кобальтового сили кагеля получают путем измельчения индикатора-прототипа л1ли силикагеля индикатора, выпускаемого по ГОСТ 8984-80. При концентрации в суспензии порошка кобальтового силикагеля более 48,0 мас.% суспензия теряет подвижность и потому ее невозможно равном но нанести на подложку, а при концентрациях менее 40,0 мас.% уменьшается количество индикатора, приходящееся на единицу поверхности по ложки, что затрудняет наблюдение изменения окраски. Аналогичные закономерности наблюдаются при изменении пределов концентрации в суспензии воды. При содержании связующего в суспензии менее 2,0 мас.% уменьшается склеивающая способность и суспензия не закрепляется на подложке, а увеличение содержания связующего более 4,0 мас.% уменьшает содержание порошка или воды, что приводит к последствиям, указанным вьш1е. Приготовленную суспензию наносят на твердую подложку любым способом (например, распьтителем), а затем высуишвают при температуре около (1 10-130°С) ., Пример 1. Юг порошка кобальтового силикагеля с размером частиц 500 мкм смешивают с 14,5 г воды, в которую введено 0,5 г связующего - поливинилового спирта. Получают суспензию cлeдyюп eгo состава, мас.%: Порошок кобальтового силикагеля40,0 Вода58,0 Поливиниловый спирт2,0 Суспензию наносят на стеклянную пластину размером 2x5 см толщиной 0,1 NfM и сушат при 120°С. Пример 2. 12г порошка кобальтового силикагеля с размером частиц около 250 мкм смешивают при комнатной температуре с 12,0 г воды, в которую введено 1,0 г поливинилового спирта, и получают суспензию следующего состава, мас.%: Порошок кобальтового силикагеля48,0 Вода48,0 Поливиниловый спирт 4,0 Полученную суспензию наносят на стеклянную пластину размером 2x5 см пленкой толщиной 0,3 мм и высушивают при . Пример 3. Юг порошка кобальтового силикагеля, имеющего размер частиц 400 мкм, смешивают с 14,0 г воды, в которую введено 1 г карбометилцеллюлозы, и получают суспензию состава,мас.%: Порошок кобальтового силикагеля48,0 Вода48,0 Карбометилцеллюлоза 4,0 Суспензию наносят на стеклянную плас тину размером 2x5 см толщиной 0,2 мм и высушивают при . Пример 4, 8г кобальтового силикагеля, имекщего размер частиц 300 мкм смешивают с 10 г воды, в которую добавлено 0,5 г карбометилцеллюлозы, и получают суспензию следующего состава, мас.%: Порошок кобальтового силикагеля43,2 Вода54,1 Карбометилцеллюлоза2,7 Суспензию наносят на стеклянную пластину размером 2x5 см толщиной 0,3 мм и высушивают при 120С. Характеристика предлагаемого индикатора в сравнении с известным приведена в таблице.

1. Индикатор влажности на основе кобальтового силикагеля, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени реагирования на изменение влажности среды, он содержит кобальтовьй силикагель в виде порошка с размером частиц 250-500 мкм, закрепленного на твердую подложку слоем толщиной 0,1-0.3 мм. 2.Способ получения индикатора влажности на основе кобальтового силикагеля, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени реагирования на изменение влажности среды, порошок кобальтового силикагеля смешивают с водой, затем в полученную смесь вводят связукяцее при следующем соотношении компонентов, мае , %: Порошок кобальтового силикагеля40-48 Вода48-58 Связуюшее2-4 а полученную при этом суспензию наносят тонким слоем на твердую подложку, и высушивают при повьппенной температуре. 3.Способ по п.2, отличающийся тем, что, в качестве связующего используют, поливиниловый спирт или карбометилцеллюлозу, а сушку нанесенной на твердую подложку суспензии ведут при 110-130 С. Ю tX

Синий

Известный

Предлагаемый по примеру

Приведенные примеры показывают, что предлагаемый индикаторный элемент изменяет свою окраску в 30 раз быстрее в динамических условиях и в 160 раз быстрее в статических условиях.

Годовой экономический эффект от применения индикатора влажности при

40

150

Розовьй

эксплуатации трансформаторов за счет увеличения времени пробега трансформатора между просушками по сравнению с индикатором-прототипом при выпуске около 11 тыс. трансформаторов в год составит около 74 тыс.руб.