Термоиндикатор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

III>661270 (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 29.12.76 (21) 2436280/18-10 (51) М. Кл с присоединением заявкиМG 01 К! 1/12

Государствеииый комитет

СССР по делам изабретвиий и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 5.05.79. (53) УДК 536.51 (088.8) Г. M. Курдюмов, О. И. Агапова. О. В. Иванов и В. М. Дзиомко (72) Авторы изобретения

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (71) Заявитель (54) ТБРМОИ11ДИКАТОР

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано для экспресс-индикации температуры тепловых полей.

Известны многочисленные составы для термоиндикации кяк на основе неорганичес- 5 ких, так и органических веществ. Изменение их окраски по достижении определенной температуры связано с протеканием xHMH÷åñских реакций дсгидратации, 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 (! и 21, Наиболее близким по технической сущности является термоиндикаfOp, в котором использу>отся обратимыс тсрмохромныс составы на основе слабо яссоциирова>нных комплексных соединснией, содержа>цик элсктроннодонорные и электронноакнепторныс ве>цества, взятыс в о>>рс деленном соотношении. Донорныс сги динсния выбира>отся из числа органических аминов, стсрическ> ° затрудненных алкилзамс>ценных ароматических соединений и цикли и ских яроматических веп>ест». Акцспторные соединения выбнр>отся из числа веществ, содержа>цих ниTðо- и цианогруппы, либо из числа циклических кетонов и гстероциклических соединен и и (31.

Основн !i»I недостатками описанных составов для индикации температуры являются: недостато>:>ая точность регистрации температуры (2-- 5 С); неконтрястный цветовой переход в зоне фиксирования температуры (желный — — темно-желтый; светло желтный — оранжевый; белый --- светложслтый; коричневый — красный): невозможность создания температурной шкалы с определенным температурным интервалом;1з-за бссснстсмного подбора термохромных состаВов.

1(сл1 ю изобретения являются создание составов для индикации температуры многократного действия с повышенной точностью регHcTpHI>èи температуры и яркими цвет1>в>>ми переходами, на основе которых может быть созда11я температурная н>кала с наперед заданными температурными инTf рвалями, т. е. с расширенными функциональными возможностями.

Эти составы представляют собой эвтекти ческие смеси, которые состоят из комплексных соединений солей переходных металлов с алкилпиразолами и органических веществ, которые выбираются из числа конденсированных ароматических углеводородов, галогенпроизводных углеводородов, или из числа амидов и замешенных амидами карбоновых и сульфокислот при следующем соотношений компонентов масс. %:

Комплексное соедйнение 28 — 87

Органическое вещество 13 — 72

На чертеже показаны примеры выполнения термоиндикаторных смесей.

Пример 1. Методом дифференциально— термического анализа строятся диаграммы состояния систем Ni (ДЭМП)гСIг-и-толуолсульфамид и Ni (ДЭМП)гСIг-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: Ni (ДЭМП) CI

31 мол.% (52 масс.%), и-толуолсульфамид

69 мол % (48 масс %) .

2. Температура цветового перехода (т. пл эвтектики) 75,5 С; состав: Ni (ДЗМП)гС1г

13 мол. % (32 масс.%), нафталин 87 мол.% (68 масс.%).

Состав для регистрации температуры

122 С приготавливают сплавлением порошкообразной .смеси, состоящей из 0,52 г Ni (ДЭМП)гС1ги 0,48 г п-толуолсульфамида, в закрытой емкости при 132 — 137 С (температура сплавления íà 10 — 15 С выше температуры цветового перехода).

Состав для регистрации температуры в

75,5 С приготавливают сплавлением порошкообразной смеси из 0,32 r Ni (ДЭМП)гСlг 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 комплексном соединении, имеющего место при плавлении эвтектической смеси.

Пример 2. Воспользовавшись диаграммами состояния, приведенными на чертеже, выбирают значение температуры (г), лежащее в интервале 75,5 — 122". Пусть Т 100, тогда Хг 82 мол.%. По уравнению Шредера- Tle-Шателье рассчитывают температуру Т плавления второго компонента (в соответствии с правилом Вальдена его энтропия плавления равна 6,8 R)

A/6,8 — 2,31gXe) 373 (6,8 — 2,3lg 0,82)

7 B-- = - Ъ85 У

6,8 6,5

Затем подбирают органическое вещест во, не разлагающееся при плавлении, с тем1о Состав для регистрации температуры 98,5 приготавливают сплавлением порошкообразной смеси, состоящей из 0,41 r М1(ДЗМП) г С1г. и 0,59 г ацетанилида, в закрытой емкости при 109 в 114 .

/ !

5 Полученный состав дает промежуточную точку термоиндикационной шкалы:,..., 75,5, ...., 98,5, ...., 122, .....

Пример 3. Выбирают значение температуры Тг в интервале 75,5 — 98,5 . Пусть Т>

87, тогда Хь 85 мол. % (см. чертеж). Рассчитывают температуру плавления второго компонента по примеру 2, Ть 95,5 . Далее подбирают не разлагающееся при плавлении органическое вещество с температурой плав25 ления, близкой к 95,5, например бутиранилид (т. пл. 96 ). Путем термического анализа нескольких образцов с составом, олизким к Х e,(82 — 90 мол. %), определяют точное значение температуры плавления термохромной смеси, равное 89, и уточняют необходимое содержание компонентов: Ni (ДЗМП) гСlг 15 MOJI. % (30 масс. %); бу тиранилид 85 мол. % (70 масс.%).

Состав для регистрации температуры

89 приготавливают сплавлением порошкообразной смеси из 0,3 г М! (ДЭМП)гСIг и 0,7 г бутиранилида в закрытой емкости при 99 — 104 С.

Полученный состав дает еще одну промежуточную точку термоиндикационной шка4О лы: ...., 75,5, ...., 89, ...., 98,5, ....., 122 С, .....

i7pu»Iep 4. В таблипе показана и кала термоиндикаторов. Знаком «х» отмечены составы, полученные расчетным путем, как в примере 2.

Как видно из примеров, основные харак- . теристики 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 плавящимися без разложения органическиss ми веществами делает возможным создание шкалы термоиндикаторов с наперед заданными температурными интервалами.

Данные составы могут быть использованы при создании термоиндикаторов для конт61270 пературой плавления, близкой к 112, например ацетанилид (т. пл. 114 .). Путем термического анализа нескольких образцов с составом, близким к XB (75 — 89 мол.%), определяют точное значение температуры плавления термохромного состава, равное 98,5 ., и устанавливают содержание компонентов в смеси: И!(ДЭМП) 2CI2 19 мол.% (41 масс.%) ацетанилид 81 мол.% (59 масс.%), 661270

Составы могут заменить обычно применяемые для этого электронные приборы, что значительно. удешевит и повысит надежность операции контроля температуры.

Зеленый-коричневый

Красный-синий

Зеленый-коричневый

Зеленый-коричневый

42,5

Нафталин ! !афталин

Бутнранилид

Апетанипид

П-толуопсупьфамид

49,5

52,S

3"

SS

Зеленый-коричневый

68,5

5х красный-сирий

74 и -топуопсупьфамнд

32

Нафталин

8Х

9 Х.

Желтый-сине-фиопетовый

89 зо

Бутиранилид

Апетанипид

П-топуолсульфаМад . 52

Желтый-сине-фиолетовый

Желтый-сине-фиолетовый

Желтый-сине-фиолетовый

Желтый-сине-фиолетовый

122

11Х

12 к

129

Гексахпорэтан

Антрапен

Антраден

Гексахпорбензол

150

211

28

Условные обозначения: ДПЭП - 3,5-дипропип-4-этилпнразоп;

ДМП - 3,5 -днметиппиразоп.

Комплексное соединение

Органическое вещество

28 — 87

13 — 72

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

35 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 444075, G 01 к 11/12, 1972.

2. Патент G11IA № 3825432, кл. 73 — 356, 1974.

4в 3. Патент США № 3700603, кл. 252 — 408, 1972. роля теплового режима работы различных устройств в металлургии, химической технологии, приборостроении, медицине и других отраслях народного хозяйства.

Са(ДПЭП)1С!ь

II; 1TTIT9IT) ÄcI

Са (ДПЭП ) кс!х

С. (ДПЭП),CIÄ

С. (ДПЭП) „CI > и;(дпэп) „cI м;(дэмtT),c, и (дэмп),с, и;(дэмп),с, Мь(ДЭМП)ас! ь

%(дэмп) „с к й;(дэмп),с й1(дмп) с * й;(дмп),с, Формула изобретения

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

75,5 Желтый-сине-фиолетовый

98,5 Желтый-сине-фиолетовый

221,5 Желтый-сине-фиолетовый

/70

Л 40 00 80

Н (жмп) и, м %0

Составитель В. Костин

Редактор О.филиппова Техред О.Луговая Корректор Г. Назарова

Заказ 2425/36 Тираж 765 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал П П П «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4