可逆变色建筑涂料

可逆变色建筑涂料是利用热致变色材料制成的一种功能性涂料，也称示温涂料，其基本特性是当涂层能够达到一定温度后，涂料颜色改变，当温度降低后又恢复原有的颜色。该类涂料用于娱乐场所、酒店、宾馆、餐厅、会议厅以及家庭居室的内墙装饰的点缀，有其独特的装饰功能作用。

变色原理：

可逆变色涂料的变色是由于涂料中使用了能够在一定温度下发生颜色变化的可逆变色颜料。变色颜料在一定温度下发生的变色赋之于涂膜。当可逆变色涂膜受热达到一定温度时，由于涂料中的颜料发生物理、化学变化，如晶格转变、结晶水的得失、配位体的几何构型的变化、pH值变化、电子得失、液晶型高分子体系变化等，都可能引起颜料的颜色发生变化。当温度降低后颜料又能够恢复成原有的颜色。对于无机类可逆热致变色颜料，其变色机理主要是晶型转变、结晶水的得失和配位体的几何构型的变化等。

① 晶型转变

许多无机颜料具有晶体结构，在一定的温度作用下其晶格可能会发生晶型的转变，因为同一种物质在不同晶型时具有不同的颜色，从而导致颜料产生颜色变色。而当温度发生变化（减低）时，晶型又转变回来，颜色也随之而变。例如碘化汞（HgI2），常温下呈正方晶体结构，为红色，当加热到137 ℃时转变成斜方晶体结构，为青色。冷却到室温后晶型又转变为正方形，复又变为红色。如图1所示：

② 失去结晶水

含有结晶水的物质加热到一定温度时会失去结晶水，从而引起颜色的变化；当冷却时物质物质又从环境中吸收水而重新含有结晶水，变化的颜色又转变回来。该过程的示意如图2所示。利用物质结晶水的得失变化所发生的颜色变化能够得到可逆变色颜料。例如，粉红色的氧化钴·六亚甲基四胺，加热到一定温度（35 ℃）时失去结晶水而改变颜色，冷却后又能够从空气中吸收水分并结合结晶水而恢复原来的颜色。反应的方程如下：

这种颜料变色的实质是化合物失去配位体的分解反应，当环境中有足够的配位体存在时，能够进行逆向反应，但颜色复原需要较长的时间和较高的空气湿度。这类颜料也被称为有记忆功能的半可逆型变色物质。CoCL2·2C6H12N4·10H2O变色颜料是由乌洛托品（六亚甲基四胺）与CoCL2·6H2O按一定比例在溶液中反应后，经过滤、晾干而制得的。

③ pH值变化

有些物质与高级脂肪酸混合，在加热到一定温度时酸中离解出的羧酸质子活化，与另一物质作用出现明显的颜色变化。在冷却后羧酸质子复原导致颜色随之复原。这种利用pH值随温度变化而改变的某种物质颜色的原理可以得到可逆变色颜料。例如，硬脂酸与溴酚蓝在55 ℃时颜色由黄变蓝发生变化，冷却至室温颜色则复原。

组  成：

① 可逆变色颜料

可逆变色涂料的变色机理在于涂料中使用了可逆变色颜料，可逆变色颜料赋予涂膜可逆变色功能。因受热而发生颜色变化的颜料品种很多，用于可逆变色涂料时一是需要具备在常温下有固定、明显的颜色，对热具有敏感的作用，达到预定温度时能够迅速变色；二是变色的温度区间不能宽，且变色要明显；三是颜料的物理化学性能要稳定，不会因外界光照、潮湿等而变色。可逆变色颜料主要选用Ag、Hg和Cu等元素的碘化物、络合物或复盐和钴盐、镍盐与六亚甲基四胺所形成的化合物等，如下表所示：

② 基料

可逆变色涂料用基料除了成膜作用外，对颜料的示温效果也有一定影响，因此要根据涂料的综合性能选用。例如，品红在虫胶树脂中分散均匀，显色鲜艳。但在环氧改性有机硅树脂中却不显色。基料的用量对变色也有一定影响。对同一基料来说，用量大时涂膜的变色温度高，这是由于基料的用量大时颜料粒子被相互隔离，降低了其物理或化学的而使变色温度提高。

③ 溶剂

溶剂的选用除了按照正常涂料的选择原则进行选用外，还要考虑对涂膜流平性的影响，以便能够得到流平性好的涂膜。

④ 颜料和填料

颜料和填料在可逆变色填料中虽然属于辅助材料，但选用得当可使涂膜发色鲜艳稳定，色调均匀，调节变色颜料的变色温度等。颜料和填料宜选用耐热性较强的白色颜料和填料，例如氧化锌、氧化铝、氧化钙、氧化锑、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、氧化镁、硫酸钡、碳酸镁、碳酸钙、硫酸钡、偏硼酸钡、高岭土、滑石粉等。

此外，颜料和填料品种还能够影响可逆变色涂料的变色性能，其原因是颜料和填料在一定的温度作用下，某些活化元素对变色颜料能够起到一种催化或抑制作用。因此，当加入不同的颜料或填料时有导致变色温度升高或降低的作用。

配方举例：

① 用于温度警示的可逆变色涂料

作为一种功能型涂料，可逆变色涂料的组成中仍然需要具备基本的涂料组分，例如基料、颜料、分散介质和涂料助剂等。例如，某用于温度警示的可逆变色涂料配方如下所示，该配方涂料的变色温度为50 ℃，是可逆单变色，由黄变橙；又例如，某用于温度警示的可逆变色涂料配方如下，该配方涂料的变色温度为40-50 ℃，是可逆单变色，由黄变绿。

② 对水分敏感的水敏变色涂料

对水分敏感的水敏变色涂料的配方如下表：

上述水敏变色涂料的制备方法为：把120份钼酸铵、96份草酸、适量的1-氨基-2-苯酚-4-磺酸、720份亚硫酸和12份盐酸溶液混合得到沉淀物。把该沉淀物溶于144份松香、16份草酸和400份甲醇所组成的溶液中，然后再加入80份二氧化钛，搅拌均匀即为水敏变色涂料。