شناخت و کاربرد رنگدانه های ترموکرومیک

شناخت و کاربرد رنگدانه های ترموکرومیک

شناخت و کاربرد رنگدانه های ترموکرومیک

 

رنگ ترموکرومیک
رنگ ترموکرومیک

تعریف :

رنگدانه های ترموکرومیک ترکیبات فلزی کریستالی هستند که تاکنون شناخته شده اند و در بین درجه حرارت های ۳۰-۵۰ درجه سانتی گراد بطور طبیعی تغییر رنگ می دهند ولی مواد ترموکرومیک های تجاری دیگر هم وجود دارد که در این دما هیچگونه تغییراتی انجام نداده و درجه حرارت مورد نیاز برای تغییر رنگ آنها و درجه حرارت مورد نیاز برای تغییر رنگ آنها ۹۰-۱۰۰ درجه میباشد.اینگونه از مواد ها می توانند طبق تغییر حالتشان در درجه حرارت های مختلف طبقه بندی نمود مثلا ترکیباتی مانند Ag2Hgl2 در دمای ۴۰-۵۰درجه تغییر رنگ داده و از رنگ زرد به نارنجی تبدیل می شود و یا Cu2HgI4 در دمای بین ۶۵-۷۵ درجه سانتی گراد از قرمز به قهوه ایی تغییر رنگ می دهد.  بعضی از مواد ترمو کرومیک تجاری هم می تواند در بین محدوده دمایی ۱۰-۲۰۰درجه تغییر رنگ بدهند کریستال های ترموکرومیک تغییر رنگشان بستگی به خواص و خصوصیات ذاتی آنها دارد.

این ترکیبات از نظر شیمیایی بسیار حساس بوده بهمین دلیل کاربرد انها بسیار محدود شده و هنوز هم این ترکیبات به تولید انبوه تجاری نرسیده است.

رنگ ترموکرومیک

 

ترکیبات ترموکرومیک ها می توانند شامل :

 

  1. ترکیبات آلی رنگی الکترون دهنده لوکوفلورن ٬ لوکوتری متیل فتالید و لوکولاکتوم باشند.
  2. ترکیباتی ترکیباتی شامل هیدروکسیل فنولی باشند.
  3. ترکیباتی از قبیل الکل ٬ اتر ٬ استروکتون

معمولا بهترین ترکیباتی که در رنگدانه های ترموکرومیک میتوان یافت را  به سه دسته بالا تقسیم بندی می کنند که همین مواد ها باعث می شوند که تغییر رنگ در محدوده درجه حرارت بین ۰-۲۰۰ درجه سانتی گراد اتفاق بیافتد.

تغییر رنگ رنگدانه های ترموکرومیک به حرارت و نوع الکترون دهندگی ترکیبات آلی آنها بستگی دارد. تغییر رنگ بوسیله گروه هیدروکسیل فنولیک و مقدار ترکیبات الکل ٬ استر ٬ کتون و اتر بستگی داشته که با ترکیب این ترکیبات با همدیگر می توانیم رنگ هایی مانند قرمز ٬ آبی ٬ بنفش٬ زرد ٬ نارنجی ٬ سبز و سیاه  و مخلوط این دسته از از رنگها را در بین درجه حرارت ۱۰۰-۲۰۰ درجه بدست آورد. تغییر رنگ در رنگدانه های ترموکرومیک برگشت پذیر میباشد یعنی ممکن است در درجه حرارت های مختلف از یک رنگ و یا به یک رنگ دیگر تبدیل گردد اگر در ترکیبات شیمیایی رنگدانه های ترموکرومیک نوع الکل موجود در ساختمان شیمیایی آن تغییر کند در درجه حرارت مورد نیاز جهت جهت تغییر نیز تغییر کرده و ممکن است افزایش یا کاهش یابد .

مثلا ترکیبات زیر :

  1. ترکیبات آلی رنگی الکترون دهنده
  2. Propyl gallat
  3. Alcohol

این سه ترکیب بالا به ترکیبات دیگری به عنوان ترکیبات رادیکالی کاتیونی که دارای یک حلقه یا حبقه های اروماتیک می باشد اضافه شده که همین امر باعث افزایش فوری رنگدانه های ترموکرومیکی که دارای ترکیبات آلی رنگی الکترون دهنده باشند دارای ثبات نوری خوبی در بین بقیه ترکیب ها خواهد بود.در میان ترکیبات رادیکالی کاتیونی فقط ترکیبات از قبیل P, S,N,O که دارای حلقه های آروماتیک هستند دارای اثر پایدارتر میباشند. زیرا این گونه ترکیبات دارای ساختار دو وجهی بوده و الکترون های جفت شده در این ترکیبات به وسیله رزونانس سیستم الکترون (پی) غیر متمرکز شده اند و همچنین وقتی ترکیبات رادیکالی کاتیونی پ ترکیبات الکترون دهنده با یکدیگر بصورت موازی در می آیند یک فعل و انفعال دوطرفه بین سیستم های الکترون (پی) اتفاق می افتد که همین امر باعث می شود که ترکیبات الکترون دهنده به حالت پایدار و با ثبات تری برسند.

رنگ ترموکرومیک
رنگ ترموکرومیک

ترکیبات آلی الکترون دهنده که در این روش مورد استفاده قرار می گیرند معمولا بی رنگ بوده و وقتی که با یک ماده اسیدی ترکیب می شوند رنگی میگردند. برای مثال اسید های جامد مانند کاءولین ٬ اسید کربوکسیلیک .اسید سولفوریک ٬ کلرید روی .

بنابراین عامل اصلی ترکیبات رنگی مواد ترموکرومیک واکنشی است که بین ترکیبات آلی الکترون دهنده و یک اسید قوی که ذکر شده است ایجاد میگردد. ترکیبات آلی رنگی الکترون دهنده ایی که در این روش مورد استفاده قرار میگیرند عبارتند از :

دی آریل فتالید ها ٬ پلی اریل کربینول ها ٬ کوپریورامینها٬ الکیلایورامینها ٬ آریل یورامینها٬ رادامین B لاکتون٬ ایندولین ها و فلورن ها میباشند.

رنگی شدن مواد ترموکرومیک می تواند گاهی اوقات در اثر بکار بردن ترکیبات آلی رنگی الکترون دهنده ها بک گروه کربوکسیک که شامل گروه –Co-O- یا یک حلقه لاکتون Co-N-H-O است میباشد.

معمولا برای رنگی شده مواد ترموکرومیک ٬ ترکیبهای A بی رنگ که شامل ترکیبات آلی الکترون دهنده  بوده با B  که یک ماده اسیدی ضعیف که گروه هیدروکسیل فنولی میباشد مخلوط شده و با تغییر درجه حرارت های مختلف می توانیم رنگ های متنوعی  ایجاد کنیم.

ترکیبات A میتوانند شامل :

کریستال لاکتون بنفش ٬ لاکتون مالاکیت سبز ٬ هیدرول میشلر ٬ کاربیتول کریستال بنفش ٬ کاربیتول مالاکیت سبز ٬ کولویورامین ٬N- بنزول یورامین ٬-N استیل یورامین ٬ -N فنیل یورامین باشد.

ترکیبات B میتواند شامل :

الکیل مونو فتل ٬ الکیل دی فنیل ٬ تیوب ها ٬ الکیل ٬ فتل ها ٬ فنیل فتل ها ٬ فنیل فتل ها ٬ هیدروکسی الکیل نفتالین ٬ استرهای الکل اسید گالیک ٬ اکسی بنزوءیک اسید و پلیمر های فنل فرمالدهید باشد

 

ترکیبات شیمیایی رنگدانه های ترموکرومیک :

ترکیبات رادیکالی کاتیونی

ترکیباتی که دارای حلقه یا حلقه های آروماتیک هستند شامل نمک های آلومینیوم و نمک های دی ایمونیوم ٬ نمک های آریل آلومینیوم و…. میباشد.

که در فرمودل شیمیایی آن ترکیباتی از جمله پرکلرات ٬ فلوروبورات ٬ تری کلرو استات در کنار گروه هایی چون دی الکیل آمینو یا دی اتانول آمینو قرار می گیرد. همچنین  ترکیباتی چون دی الکیل آمینو فنیل در کنار دی اتانول آمینو فنیل و دی متیل آمینو فنیل فسفرنیوم هگزا فلوروبورات و … میتواند قرار گیرد.

 

ترکیبات ترموکرومیک و مواد جذب کننده اشعه ماورا بنفش :

رنگهای ترموکرومیک برگشت پذیر میتوانند براحتی بی رنگ و تغییر رنگ را در دماهای مختلف تنظیم کنند حتی اکر از نوع الکترون دهنده یا الکترون گیرنده باشند ترکیباتی که در رنگهای ترموکرومیک قادر به جذب اشعه ماورا بنفش هستند .

این دسته از رنگها ترکیباتی هستند که دارای خواص زیر باشند :

  1. ترکیب الکترون دهنده
  2. تعیین کننده دمای بی رنگی
  3. ترکیب الکترون گیرنده که عامل آماده سازی ثبات فوری میباشند .
  4. پایدار کننده نوری

ترکیبات الکترون دهنده و یا الکترون گیرنده در رنگدانه های ترموکرومیک تعیین کننده دمای بی رنگی میباشند وقتی که دمای محیط کمتر از دمای بی رنگی است ٬ ترگیب برگشت پذیر ترموکرومیک که دارای یک رکیب یکنواختی است حرارت محیط سبب یونیزه شدن ترکیبات الکترون دهنده . الکترون گیرنده شده و با یکدیگر پیوند برقرار کرده و در نتیجه پس از ایجاد پیوند رنگ ظاهر می گردد.

وقتی این یونیزه شدن  حتی به مدت خیلی کم یا پیوند یونی برقرار شده خیلی اندک باشد تغییر رنگ روی رنگدانه های ترموکرومیک ظاهر میگردد. اما اگر دمای محیط بیشتر از دمای بی رنگی شود ٬ پیوند یونی ترکیب الکترون دهنده با الکترون گیرنده ناپایدار شده و ظاهر شدن رنگ امکان پذیر نبوده مگر اینکه با افزایش یک پایدار کننده نوری به ترکیب ترموکرومیک برگشت پذیر که دارای گروه های الکترون دهنده و الکترون گیرنده باشد می تواند حالت  بی رنگی را ایجاد نماید که این روش ٬روش بسیار مفیدی برای افزایش ثبات نوری رنگ های ترموکرومیک در حالت بی رنگی باشد. بنابراین تا زمانی که پایدار کننده نوری افزایش میابد ٬ حساسیت رنگهای ترموکرومیک کاهش پیدا میکند و بی رنگ شدن بسرعت انجام نمی شود.

جذب اشعه ماورا بنفش توسط گروه های الکترون گیرنده باعث می شود که ثبات نوری رنگدانه های ترموکرومیک افزایش یابد زمانی که ماده الکترون گیرنده دارای اسیدیته بالایی است آماده جهت جذب اشعه ماورا بنفش می باشد و الکترونها آماده دریافت واکنش بوده و این عمل مرتبا تکرار میگردد  که باعث ایجاد ثبات نوری بالا در حالت بی رنگی عالی در رنگهای ترموکرومیک می شود.

 

کالای نساجی ترموکرومیک :

رنگ ترموکرومیک
رنگ ترموکرومیک

معمولا پیگمنتهای ترموکرومیک که دارای اندازه معینی هستند روی کالای نساجی (نخ ٬ الیاف ٬ پارچه و ..) کاربرد دارد و در این روش سطح هریک از کالای مورد نظر را با یک بیندر پوشش می دهند . لطافت الیاف تا اندازه بسیار زیادی روی کیفیت کالای چاپ شده توسط رنگ های ترموکرومیک تاثیر میگذارد که توسط سه متغیر ؛ اندازه ذرات پیگمنت های ترموکرومیک بر حسب میکرو متر ٬ دنیر لیف ٬ دانسیته لیف ٬ تعیین میگردد.

پیگمنتهای ترموکرومیک دارای شید های قرمز ٬ أبی ٬ زرد ٬ سبز ٬ نارنجی ٬ ارغوانی ٬ قهوه ایی ٬ مشکی و ترکیبی از آنها میباشند برای شفافیت این رنگهای می توانیم در هنگام چاپ بروی کالای نساجی مواد فلورسنت به آنها اضافه کرده و شفافیت کالای چاپ شده را افزایش دهیم . درجه حرارت هایی که می تواند باعث تغییر رنگ در رنگهای ترموکرومیک روی کالای نساجی گردد بین ۳۰ تا ۱۰۰درجه سانتیگراد است.

 

 

منابع و اطلاعات بیشتر :

THERMOCHROMIC Pigments, Inks & Plastics

Photochromic and Thermochromic Colorants in Textile

 

درباره نویسنده

مدیر

وبسایت Textile DB با هدف ارتقا صنعت نساجی وارد عرصه شده است و با بخش های علمی ٬ صنعتی و بازرگانی سعی دارد با فراهم آوردن امکانات لازم شرایط بهتری را برای قشر های مختلف از جمله دانشجویان ٬ اساتید و صنعت گران و فعالین اقتصادی بوجود آورد.

مطالب مرتبط

6 نظر

    1. مدیر
      مدیر

      سلام
      این رنگ ها در کشورهایی مثل هند و بیشتر چین براحتی تولید و فروخته می شوند اما در ایران شرکتی به صورت رسمی این رنگ ها را وارد نمی کند، می توانید با مکاتبه با شرکت های چینی یا دیگر کشور های تولید کننده از آنها درخواست نمونه بکنید، اما این نکته را در نظر بگیرید قیمت این رنگ ها بسته به نوع کاربرد و نوع پیگمنت ها و نوع واکنش ( دما، نور و …) تعیین می شود و گران قیمت هستند.

      پاسخ

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

This site is protected by wp-copyrightpro.com