26130-1 (Термоиндикаторы), страница 5

ⁱ⁼¹

ⁿ

^Z=(i)Z(i)

ⁱ⁼¹

^{где (i) –интенсивность.}

^()=()S()

^{- поток, S – доля потока, попавшая в фотоприемник.}

^{В случае непрерывного спектра}

^X=()X()d

^Y=()Y()d

^Z=()Z()d

^{Координаты цветности:}

^X=X/X+Y+Z

^Y=Y/X+Y+Z

^Z=Z/X+Y+Z

^{В промышленности существует потребность в численном прогнозе величин, воспринимаемых человеком цветоразличий.}

^{Для расчета цветоразличий существуют много формул, однако идеальной формулы нет. Разработка такой формулы потребует еще много лет напряженных исследований. МКО в 1964 году предложил для расчета цветоразличий формулу, которая так и называется: формула цветовых различий:}

^{Емко=[(U*)2+(V*)2+(W*)2]1/2 (2.72)}

^{где U*=13W*(u-u0),}

^{V*=13W*(v-v0),}

^{W*=25Y1/3-17 (1Y100), (2.71)}

^{где u и v определяются как}

^{u=4X/X+15Y+3Z, v=6Y/X+15Y+3Z,}

^{а u0 и v0 определяются аналогично}

^{u0=4X0/X0+15Y0+3Z0, v=6Y0/X0+15Y0+3Z0}

^{Координаты цвета X0, Y0, Z0 определяют цвет номинального белого цветового стимула предмета. Этот стимул обычно задается спектральным распределением лучистой энергии одного из стандартных излучений МКО, например D65 или А, отраженной совершенным отражающим рассеивателем в глаз наблюдателя. При этих условиях X0, Y0, Z0 являются координатами цвета выбранного стандартного излучения и Y0 становится равным 100.}

^{В 1973 году комитет по колориметрии МКО предложил уделить особое внимание двум формулам цветовых различий:}

^{а) несколько модифицированный вариант формулы цветовых различий МКО 1964года:}

^{модификация формулы цветовых различий МКО 1964 года, определяемой уравнением (2.72), вводится в систему координат U*, V*, W*[ уравнение (2.71)].}

^{Предлагаемая модификация имеет вид}

^{L*=25(100Y/Y0)1/3 – 16 (1Y100),}

^{u*=13L*(u’ – u’0),}

^{v*=13L*(v’ – v’0),}

^{где u’=4X/X+15Y+3Z, v’=9Y/X+15Y+3Z,}

^{u0’=4X0/X0+15Y0+3Z0, v0’=9Y0/X0+15Y0+3Z0}

^{Формула цветовых различий записывается как}

^{Е(L*u*v*)=[(L*)2+(u*)2+(v*)2]1/2.}

^{б) вариант формулы Адамса – Никкерсон, учитывающий кубический корень:}

^{E(L*a*b*)=[(a*)2+(b*)2+(L*)2]1/2,}

^{где L*=25(100Y/Y0)1/3 – 16 (1Y100),}

^{а*=500[(X/X0)1/3 – (Y/Y0)1/3],}

^{b*=200[(Y/Y0)1/3 – (Z/Z0)1/3],}

^{где известно, что X0=98,0; Y0=100,0; Z0=118,1}

^{В этих уравнениях координаты цвета X0, Y0, Z0 определяют цвет номинального белого цветового стимула. Обычно он задается спектральным распределением лучистой энергии одного из стандартных излучений МКО, например D55 или А, отраженной от совершенного отражающего рассеивателя и попадающей в глаз наблюдателя. При этих условиях X0 Y0 Z тождественны координатам цвета используемого стандартного излучения с Y0, равным 100.}

4.Экспериментальная часть.

4.1.Исходные реактивы, методы исследования.

4.1.1. Исходные реактивы.

В таблице 4 дана характеристика исходных реактивов.

Таблица 4.

Характеристика исходных реактивов

4.1.2. Приготовление

термоиндикаторных красок.

4.1.2.1. Приготовление сернокислотного ванадийсодержащего катализатора ИК1-6 МК-04.

В процессе работы был исследован сернокислотный ванадиевый катализатор марки ИК1-6 МК-04.

Изготовление катализатора включает следующие стадии:

- приготовление раствора жидкого стекла;

- получение носителя (силикагель);

- приготовление щелочного раствора;

- получение каталитической суспензии;

- сушка суспензии;

- формование гранул;

- термообработка;

- помол.

Его получают следующим образом: готовят раствор жидкого стекла, например, в автоклаве из силикат-глыбы состава: SiO₂-75%, Na₂O-25%, CaO-0.4%, p=4-7 10⁵Па, Т=130-140°C.

Силикагель получают, добавляя к жидкому стеклу кислоту (ГОСТ667-73):

Na₂O2,6 SiO₂ + H₂SO₄ 2,6 SiO₂ + Na₂SO₄ + H₂O

pH осаждения - 5-6,5. В полученной суспензии силикагеля в течение 18-20 часов идет старение осадка. Затем осадок фильтруют и отмывают от ионов SO₄^2- горячей(60°C) обессоленной водой. Отфильтрованный осадок SiO₂ смешивают с ванадатным щелоком и 50%-ым раствором серной кислоты. К полученному раствору добавляют оксид кальция, оксид железа, оксид алюминия и гидроксид натрия. Приготовленную таким образом массу высушивают до конечной влажности 8%. Сухой продукт направляют на приготовление формовочной пасты, получаемой смешением с пластификатором (смесь графита и стеариновой кислоты) в шаровой мельнице. Из приготовленной формовочной пасты прессуют гранулы, подсушивают при 80-100°C и прокаливают в печи при 500°C. Гранулы размалывают, затем перетирают в агатовой ступке.

4.1.2.2. Приготовление термоиндикаторных красок на основе ИК 1-6 МК-04.

4.1.3 .Методика исследования.

4.1.3.1. Рентгенофазовый анализ.

Образцы анализировались рентгенографически с помощью трехкадровых фокусирующих камер- монохроматов FR-552 (фирма "Энраф-Нониус", Голландия), имеющих большую чувствительность- не хуже 0.5 мол. % и высокое угловое разрешение не хуже 0.01%, CuK. Образцы для съемки в камере FR-552 готовили путем нанесения на подложку кальки исходного вещества, предварительно растертого в агатовой ступке и суспендированного в специальном рентгеноаморфном клее. Съемка проводилась на воздухе в течении 1.5-2 часов.

4.1.3.2. Дифференциально-термический анализ.

Дифференциально-термический анализ проводили на дериватографе "2000" системы МОМ (Венгрия) с одновременной записью тепловых эффектов и изменения массы. Навеска образца составляла 350-400 мг, тигли - платиновые, скорость нагрева-5 град./мин и 7.5 град/мин, шкала весов 200 мг.

4.1.3.3. Рентгеноспектральный микроанализ.

Рентгеноспектральный микроанализ проведен на приставке EDAX для микроанализа (микроскоп "JEOL JSM 50A") на содержание ванадия, калия, серы, алюминия, железа, кальция, кремния и натрия.

4.1.3.4. Исследование термоиндикаторных свойств.

Для определения термоиндикаторных свойств приготавливали краску и наносили ее кисточкой на метрируемую поверхность. Краску готовили тщательным перемешиванием в агатовой ступке вещества со спиртом или добавляя растворитель и связующее вещество. Толщина слоя составляла 40-100 мкм. Исследование термоиндикаторных свойств веществ проводили прокаливанием их либо на пластинках переменного сечения, через которые пропускали электрический ток (рис.2), либо в печах сопротивления с продольным градиентом температур (рис.3). После выдержки при неизменном профиле температурного поля в печи, слой термоиндикаторных веществ дает последовательное чередование цветовых зон с плавными и резки ми переходами. Линии резких переходов представляют собой изотермы.

Рис.2 Пластины для исследования термоиндикаторных свойств.

1-пластина из электропроводящего материала

2-отверстия для токоотводов

3-места присоединения термопар

Рис.3 Трубчатая печь сопротивления для исследования термоиндикаторных свойств.

1-термоизоляция печи

2-нагреватель сопротивления -проволока из сплава ЭИ-625

3,6-шамотная пробка

4-слой термокраски

5-кварцевая трубка с термопарой

7-пластина

8-измеритель температуры

4.1.3.5 .Определение температур цветовых переходов.

Температуры цветовых переходов определяли, используя термоиндикаторы плавления. На одну сторону стальной пластинки с учетом температурного поля наносили однопозиционные термоиндикаторы плавления. Пластинку помещали в печь с продольным градиентом температуры и выдерживали 15 минут. Пластинку нагревали, пропуская электрический ток, и по положению границ плавления однопозиционных термоиндикаторов строили график распределения температуры по пластине. Затем, на другую сторону наносили исследуемое вещество. Пластину помещали в печь, время выдержки составляло 15 минут. Далее, пластину охлаждали до комнатной температуры. Температуры полученных цветовых переходов определяли с использованием графика распределения температурного поля по данной пластине. Подробные замеры проводили не менее трех раз для каждого термоиндикаторного вещества. За температуры цветовых переходов принимали среднее значение. Точность определения температур цветовых переходов составила 10 °C.

4.1.3.6. Методика определения адгезионной прочности

термоиндикаторных покрытий.

Адгезионную прочность (А) термоиндикаторных покрытий измеряли усовершенствованным методом определения адгезии лакокрасочных покрытий 11. На поверхности покрытия делаем надрезы (рис.4), которые образуют на поверхности ячейки в виде квадратов, площадь которых постепенно увеличивается от точки пересечения лучевых надрезов. Среднее расстояние от границы между отслоившимися и не отслоившимися ячейками является оценкой адгезии.

В основу данной методики положена 10-бальная шкала оценок, баллы рассчитываются по формуле:

А=(50-L)/5, где:

L-расстояние параллельных надрезов от точки пересечения лучевых надрезов.