Термоиндикатор Советский патент 1979 года по МПК G01K11/16 

Изобретение относится к области те.мпёратурных измерений и может быть использовано для экспресс-индикании температуры тепловых полей.

Известны многочисленные составы для термоиндикании как на основе неорганических, так и органических веи1еств. Изменение их окраски по достижении определенной температуры связано с протеканием химичесских реакций дегидратации, разложения, присоединения, температуры которых зависят от многих факторов, что.значительно снижает точность индикации тепловых полей. Кроме того, такие составы в основном являются материалами необратимого действия 1 и 2,

Наиболее близким по технической -сущности является термоиндикатор, в котором используются обратимые термохромные составы на основе слабо ассоциированных комплексных соединенней, содержащих электроннодонорные и электрони.оаки.епторные вещества, взятые в О1 ределеином соотношении. Доиорные соединения выбираютсяиз числа органических аминов, стерически затрудненных алкилзаме1ценнр 1х ароматических соединений и циклических ароматических BCHieCTp. Акцепторные соединения выбираются из числа вендеств, содержащих нитро- и дианогруппы, либо из числа циклических кетонов и гетероциклических соединений 3.

Основиымииедостатками описанных составов для индикации температуры являются: 1 едостаточная точность региетрашн температуры (2--5°С); неконтрастный, цветовой переход в зоне фиксирования температуры (желный - темно-желтый; светложелтный - оранжевый; белый -- светложc тый; коричневый - красный); невозможность создания температурной шкалы с определенным температурным интервалом из-за бессистемного подбора термохромных составов.

Ие.лью изобретения являются создание составов для индикации те.мпературы .многократного действия с повышенной точностью регистрации температуры и яркими цветовыми переходами, на основе которых может быть coздa ia те.:нературная шкала с наперед заданными; температурными интерва.ами, т. &. с расширенными функционасТьны.ми возможностями. Эти составы представляют собой эвтекти ческие смеси, которые Состоят из комплекс - .них соединений солей переходных металлов X алкилпиразолами и органических веществ, которые выбираются из числа конденсированных ароматических углеводородов, галотенпроизводных углеводородов, или из числа амидов и замещенных амидами карбоновых и сульфокислот при следующем соотношений компонентов масс. %: Комплексное соединение28-87 Органическое вещество. . 13-72 На чертеже показаны примеры выполнения термоиндикаторных смесей. Пример 1. Методом дифференциально- термического анализа строятся диаграм.мы состояния систем N1 (ДЭМП)2С12-а-толуолсульфамид и Ni (ДЭМП)2С12-нафталин, где ДЭМП-3,5 диэтил-4-метилпиразол (см. чертеж). По ним определяются координаты термохромных эвтектических составов. 1. Температура цветового перехода (т. пл. эвтектики) 122°С; состав: Ы1(ДЭМП)2С1г 31 мол. /о (52 масс.%), л-толуолс.ульфамид 69 мол. о/о (48 масс. о/о).. 2.Температурацветового перехода (т. пл эвтектики) 75,5°С; состав: Ni (ДЭМП)2Си 13 мол. о/о (32 масс, о/о), нафталин 87 мол. о/о (68 масс. о/о). Состав для регистрации температуры 122°С приготавливают сплавлением порощкообразной .смеси, состоящей из 0,52 г Ni {ДЭМП)2С12,и 0,48 г «-толуолсульфамида, в закрытой емкости при 132-137°С (те.мпература спла.вления на ГО-15°С выше, температуры цветового перехода). Состав для регистрации температуры в 75,5°С приготавливают сплавлением порошкообразной смеси из 0,32 г Ni (ДЭМП)2С12 и 0,68 г нафталина в закрытой емкости при 85-90°С. Установленные температуры плавления эвтектических составов (они же темпертуры цветовых переходов) составляют основу термоиндикационной шкалы: 75,5,..., 122°С.. Окраска изменяется за счет эффекта внутримолекулярной перегруппировки в.комплек сном соединении, имеющего место при плавлении эвтектической смеси. Пример 2. Воспользовавшись диаграммами состояния, приведенными на чертеже, выбирают значение температуры fr), лежащеев интервале 75,ё-122°. Пусть Тэ 100°, тогда Ха 82 мол. о/о. По уравнению Шредера-Ле-Шательё рассчитывают температуру Тб .ЦJJaвлeния второго компонента (в соответствии с правилом Вальдена его энтро-. ПИЯ плавления равна 6,8 R) т/6,8-2,31gXe.) 373(6,8-2,31g 0,82) Т, i 6,86.8 Затем подбирают органическое вещество, нера:злагающееся при плавлении, с температурой плавления, близкой к 112°, например ацетанилид (т. пл. 114°). Путем термического анализа нескольких образцов с составом, близким к Хв (75-89мрл.%), определяют точное значение температуры плавления термохромного состава, равное 98,5°, и устанавливают содержание компонентов в смеси: М1(ДЭМП)2С12 19мол.% (41 м.асс.о/о) ацетанилид 81 мол. % (59масс.%), Состав для регистрации температуры 98,5 приготавливают сплавлением порошкообразной смеси, состояп ей из 0,41 г Ы1(ДЭМП)2С1г, и 0,59 г ацетанилида, в закрытой емкости при 109-114°. Полученный состав дает промежуточную точку термоиндикационной щкалы: ...., 75,5, ....,98,5,...., 122°,..... . Пример 3. Выбирают значение темпера ;УРЬ1 Гэ з инт е эвале 75,,5°. Пусть Тэ 87°, тогда Хб85 мол. °1о (см. чертеж). , г считывают температуру плавления второго компонента по примеру 2, Т б 95,5°. Далее подбирают не разлагающееся при плавлении органическое вещество с температурой плавления, близкой к 95,5°, например бутираниЛИД (т. пл.96°). Путем термического анализа нескольких образцов с составом, близким к Хв(82-90 мол.,о/о), определяют точное з.начение температуры плавления термохромной смеси, равное 89°, и уточняют необходимое содержание компонентов: Ni {ДЭМП)2С12 15 мол. о/о (30 масс, о/о); бутиранилид 85 мол. O/Q (70 масс.о/д). Состав для регистрации температуры 89° приготавливают сплавлением порошко образной смеси из 0,3 г N1 (ДЭМП)гС12 и 0,7 г бутиранилида в закрытой емкости при 99-104°С. Полученный состав дает еще одну промежуточную точку термоиндикационной шкалы: ...., 75,5, ....,89, ...., 98,5, , 122°С, Пример 4. В таблице показана шкала термоиндикаторов. Знаком «х отмечены составы, полученные расчетным путем, как в примере 2. Как видно из примеров, основные характеристики образцов термоиндикаторов значительно улучшены по сравнению с известными: повышена точность измерения темпе ратуры (± 1°), увеличена контрастность цве тового перехода в зоне фиксирования температуры. Использование в качестве комплексных соединений солей переходных металлов с производными пиразола в смеси с плавяш.имися без разложения органическими веществами делает возможным создание шкалы термоиндикаторов с наперед заданными температурными интервалами. Данные составы могут быть использобаны при создании термоиндикаторов для контроля теплового режима работы различных устройств в металлургии, химической дехнологии, приборостроении, .медицине и других отраслях народного хозяйства. . Составы могут заменить обычно применяемые для этого электронные приборы, что значительно удешевит и повысит надежность операции контроля температуры.

Условные обозначения: ДПЭП - 3,5-ципропил-4-этиппиразоп; ДМП - 3,5 -диметилпиразол.

Формула изобретения Термоиндикатор, выполненный на основе комплексных соединений, отличающийся тем, что, с целью повып1ения точности измерений и расширения функциональных возможностей, в качестве комплексных соединений используются соли переходных металлов с алкилпиразолами в эвтектической смеси с органическими веществами, которые выбираются из числа конденсированных ароматических углеводородов, галогенпроизводных углеводородов, или из числа амидов и замещенных амидами карбоновых и сульфокислот при следующем соотношении компонентов, масс.о/ :

Комплексное

28-87 соединение Органическое 13-72 вещество

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

35 1. Авторское свидетельство СССР № 444075, GDI к 11/12, 1972.

- 2. Патент США № 3825432, кл. 73-356, 1974.

40 3. Патент США № 3700603, кл. 252-408, 1972.

90 70 Ого 0 so so

(MMn)Cfz OJ.%g