CN1704843A - 硫化银纳米粒子增感剂及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明属于卤化银感光材料技术领域,特别涉及硫化银纳米粒子增感剂,以及硫化银纳米粒子增感剂的制备方法和用途。将亲水性高分子化合物溶液、水溶性银盐溶液、水溶性含硫化合物溶液,在10~100℃搅拌条件下混合,得到硫化银纳米粒子;反应液混合时银盐溶液与含硫化合物溶液的摩尔比为1∶1~1∶2;增感剂中亲水性高分子化合物的重量百分比浓度为1~6.0%。增感剂中硫化银纳米粒子浓度为2×10-5~1×10-4摩尔/100克,硫化银纳米粒子的粒径为2~15纳米。硫化银纳米粒子增感剂作为卤化银微晶乳剂的化学增感剂,使被该增感剂增感的乳剂增感。该增感剂还可以提高乳剂的感光度、反差;不增加或降低乳剂灰雾。
Description
技术领域
本发明属于卤化银感光材料技术领域,特别涉及硫化银纳米粒子增感剂,以及硫化银纳米粒子增感剂的制备方法和用途。
背景技术
化学增感是用于提高照相用卤化银乳剂感光度的最基本和最重要的手段之一。其中又以硫增感的应用最早,地位最重要。从上个世纪20年代Sheppard发现明胶中的一系列含硫组分化合物能够提高乳剂的照相感光度至今,各国的感光科学家在探索硫增感试剂、方法、硫敏化中心的组成及光化学反应的作用机理等方面都做了大量工作。
迄今为止,使用最为广泛的硫增感剂是水溶性的盐类:硫代硫酸钠。在乳剂化学成熟过程中定量加入Na2S2O3水溶液,S2O3 2-与乳剂中的Ag+反应生成一种极易水解的化合物Ag2S2O3,其水解产物Ag2S沉积在乳剂颗粒表面成为增感敏化中心。硫增感敏化中心在乳剂晶体颗粒表面的形成过程可以总结为3个步骤:
其中:n、m、me均为基团的数目。
美国专利5604084介绍了硫代碳酸盐等含硫化合物的化学增感方法,也是依靠水溶性增感剂在微晶表面的扩散吸附实现增感。尽管水溶性增感剂可以起到较好的增感效果,但却难以避免各种复杂因素的影响,如:在浓明胶溶液中扩散困难,动力学反应级数因晶型不同而变化,化合物或离子在卤化银微晶表面的随机吸附等。增感过程的可调控性很差,造成一方面增感团簇在微晶表面分散度过大,感光度低下;另一方面形成的增感团簇过大,灰雾增长很快,抑制了感光度的提升。
另外,近年研究较多的增感方法还集中于水不溶性颗粒直接用于卤化银乳剂的增感方面。美国专利5759760介绍了不溶于水和有机溶剂的金属化合物固体粒子增感剂;美国专利5167875制备了一种超细的银溶胶用于卤化银乳剂的增感;美国专利5362470则制备了一种银、金硫化物作为乳剂的增感剂,等等。该类分散的不溶性颗粒不容易与卤化银乳剂表面发生化学反应,或者不能完成有效的吸附,再或者吸附过程发生颗粒聚集而不能实现很好的增感效果。在中国专利申请号为01130688.2;02104414.7;02149197.6,02153758.5等的专利申请文本中,公开了在高分子保护下制备一系列纳米金属硫化物如锰、钴、镍、铬、铅等,用作AgBr乳剂化学增感剂,在不增加灰雾的情况下得到较好增感效果。但是没有见到Ag2S的颗粒增感获得良好增感效果的研究报道。
发明内容
本发明的目的之一是针对常规增感剂在增感过程中的不足:(1)在浓明胶溶液中扩散困难,(2)动力学反应级数因晶型不同而变化,(3)化合物或离子在晶体表面吸附分散,不利于潜影的浓集;提供一种硫化银纳米粒子增感剂,通过制备纳米级Ag2S颗粒增感剂,置于卤化银晶体表面,达到潜影浓集的作用,以提高乳剂感光度。
本发明的目的之二是直接引入作为增感敏化中心组成的Ag2S纳米颗粒,且尺寸适合于完成有效的化学增感过程,使增感的过程更直接、快速,获得更好的增感效果。
本发明的目的之三是提供硫化银纳米粒子增感剂的制备方法。
本发明的目的之四是提供硫化银纳米粒子增感剂的用途。
本发明的硫化银纳米粒子增感剂是由亲水性高分子化合物溶液、水溶性银盐溶液、水溶性含硫化合物溶液组成,反应液混合时银盐溶液与含硫化合物溶液的摩尔比为1∶1~1∶2;增感剂中亲水性高分子化合物的重量百分比浓度为1.0~6.0%。
所述的硫化银纳米粒子增感剂中硫化银纳米粒子的浓度为2×10-5~1×10-4摩尔/100克。
所述的硫化银纳米粒子的粒径为2~15纳米。如图1所示。
本发明中亲水性高分子化合物是明胶、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐或淀粉等。
本发明中水溶性银盐是硝酸银等。
本发明中水溶性含硫化合物是硫化钠、硫化铵、硫化钾、硫代硫酸钠或硫代乙酰胺等。
本发明的硫化银纳米粒子增感剂的制备方法为:
将亲水性高分子化合物溶液、水溶性银盐溶液、水溶性含硫化合物溶液,在10~100℃搅拌条件下混合,得到硫化银纳米粒子增感剂;反应液混合时银盐溶液与含硫化合物溶液的摩尔比为1∶1~1∶2;增感剂中亲水性高分子化合物的重量百分比浓度为1.0~6.0%。
本发明的硫化银纳米粒子的增感剂可作为卤化银微晶乳剂的化学增感剂,使被该增感剂增感的乳剂增感。在感光乳剂的化学增感过程中提高感光乳剂的感光度,及增感剂还可以提高感光乳剂的感光度、反差;不增加或降低感光乳剂灰雾。
本发明中所制得的硫化银纳米粒子增感剂用于感光乳剂化学增感后,可以继续加入光谱增感染料进行光谱敏化。
附图说明
图1.本发明实施例2的纳米Ag2S TEM照片(200,000∶1)
具体实施方式
实施例1:
立方体氯溴化银微晶乳剂的制备:
在一个容积为2升的容器内,预先加入500毫升去离子水,8克明胶,0.15克氯化钠,1.2克碘化钾,加热至65℃恒温。在高速搅拌下加入12.5毫升0.1摩尔/升浓度的硝酸银水溶液和12.5毫升0.1摩尔/升浓度的氯化钠溶液,然后在18分钟内加入100毫升4摩尔/升浓度的硝酸银溶液和100毫升4摩尔/升浓度的氯化钠和溴化钾的混合溶液,其中氯化钠∶溴化钾=5∶1(摩尔)。反应结束后,降温至30℃,加入20毫升10wt%的聚苯乙烯磺酸钠溶液和8毫升20wt%醋酸溶液沉降,水洗3遍,补加明胶37克,加水至乳剂总重为1公斤,在45℃恒温搅拌,用5wt%的碳酸钠溶液将乳剂的pH值调至5.5,冷却后放置在4℃左右的冰箱中保存。
乳剂化学增感实验:准确称取立方体氯溴化银乳剂50克,置于100毫升容器内,准确量取0.1wt%硫代硫酸钠溶液0.2毫升,加入到盛有该乳剂的容器内。在50℃恒温,进行化学增感实验60分钟,然后将乳剂涂布在聚酯片基上,涂布银量为7克/平方米。室温下干燥,用专门的感光测试曝光仪进行曝光,然后显影、定影、干燥、测试。
实施例2:
立方体氯溴化银微晶乳剂的制备:按实施例1。
硫化银纳米粒子的制备:
在一个500毫升反应容器中加入130毫升去离子水,5克明胶,充分溶解后,35℃恒温。在高速搅拌的同时,同时加入6毫升0.01摩尔/升浓度的硝酸银水溶液和6毫升0.005摩尔/升浓度的硫化钠水溶液。反应时间小于8分钟,反应结束后,冷却,切条充分水洗,升温后,加入去离子水调节产物总重量至150克。硫化银纳米粒子的平均粒径为2~15纳米,如图1所示。
乳剂化学增感实验:准确称取立方体氯溴化银乳剂50克。置于100毫升容器内,准确称取6.35克按上述方法制备的硫化银纳米粒子增感剂,加入到盛有该乳剂的容器中。在50℃恒温,进行化学增感实验60分钟,然后分别将乳剂涂布在聚酯片基上,涂布银量为7克/平方米。室温下干燥,用专门的感光测试曝光仪进行曝光,然后显影、定影、干燥、测试。
实施例3:
立方体氯溴化银微晶乳剂的制备:按实施例1。
硫化银纳米粒子的制备:
在一个500毫升反应容器中加入80毫升去离子水,7.0克聚乙二醇,充分溶解后,35℃恒温。在高速搅拌的同时,同时加入12毫升0.01摩尔/升浓度的硝酸银水溶液和6毫升0.01摩尔/升浓度的硫化钠水溶液。反应时间小于8分钟,反应结束后,加入去离子水稀释至产物总重量150克。
乳剂化学增感实验:准确称取立方体氯溴化银乳剂50克。置于100毫升容器内,准确称取3.18克按上述方法制备的硫化银纳米粒子增感剂,加入到盛有该乳剂的容器中。在50℃恒温,进行化学增感实验60分钟,然后分别将乳剂涂布在聚酯片基上,涂布银量为7克/平方米。室温下干燥,用专门的感光测试曝光仪进行曝光,然后显影、定影、干燥、测试。
实施例4:
立方体氯溴化银微晶乳剂的制备:按实施例1。
硫化银纳米粒子的制备:
在一个500毫升反应容器中加入130毫升去离子水,5克明胶,充分溶解后,35℃恒温。在高速搅拌的同时,同时加入6毫升0.01摩尔/升浓度的硝酸银水溶液和6毫升0.01摩尔/升浓度的硫代硫酸钠水溶液。反应时间小于8分钟,反应结束后,冷却,切条充分水洗,加入去离子水调节产物总重量至150克。硫化银纳米粒子的平均粒径为2~15纳米。
乳剂化学增感实验:按实施例2。
实施例5:
立方体氯溴化银微晶乳剂的制备:按实施例1。
硫化银纳米粒子的制备:
在一个500毫升反应容器中加入130毫升去离子水,5克明胶,充分溶解后,35℃恒温。在高速搅拌的同时,同时加入6毫升0.01摩尔/升浓度的硝酸银水溶液和6毫升0.005摩尔/升浓度的硫代乙酰胺水溶液。反应时间小于8分钟,反应结束后,冷却,切条充分水洗,加入去离子水调节产物总重量至150克。硫化银纳米粒子的平均粒径为2~15纳米。
乳剂化学增感实验:按实施例2。
实施例6:
立方体氯溴化银微晶乳剂的制备:按实施例1。
硫化银纳米粒子的制备:
在一个500毫升反应容器中加入130毫升去离子水,5克明胶,充分溶解后,35℃恒温。在高速搅拌的同时,同时加入6毫升0.01摩尔/升浓度的硝酸银水溶液和6毫升0.01摩尔/升浓度的硫化钠水溶液。反应时间小于8分钟,反应结束后,冷却,切条充分水洗,加入去离子水调节产物总重量至150克。硫化银纳米粒子的平均粒径为2~15纳米。
乳剂化学增感实验:按实施例2。
实施例7:
氯化银T-颗粒乳剂的制备:
在一个2升的容器中加入9克氧化明胶,100毫升去离子水,0.067克氯化钠,35℃恒温,高速搅拌下加入2.1毫升0.1摩尔/升浓度的硝酸银水溶液和2.1毫升0.1摩尔/升浓度的氯化钠溶液,然后在5分钟内加入200毫升含有0.025克氯化钠和2.1×10-3克的碘化钾的水溶液,搅拌20分钟后,继续加入102毫升4摩尔/升浓度的硝酸银水溶液和102毫升4摩尔/升浓度的氯化钠溶液,加入速度为10~20毫升/分钟,用氯化钠溶液调整乳剂的pAg为6.5~7.5。之后在30分钟内将反应物的温度升至60℃,并在此温度下保持30分钟。反应结束后,降温至30℃,加入20毫升10wt%的聚苯乙烯磺酸钠溶液和8毫升20wt%醋酸溶液沉降,水洗3遍,补加明胶57克,加水至乳剂总重为1公斤,在45℃恒温搅拌,用5wt%的碳酸钠溶液将乳剂的pH值调至5.5,冷却后放置在4℃左右的冰箱中保存。
硫化银纳米粒子的制备:按实施例6。
准确称取氯化银T-颗粒乳剂50克,置于100毫升容器内,准确称取6.35克按上述方法制备的硫化银纳米粒子增感剂,加入到盛有该乳剂的容器中。在50℃恒温,进行化学增感实验60分钟,然后分别将乳剂涂布在聚酯片基上,涂布银量为7克/平方米。室温下干燥,用专门的感光测试曝光仪进行曝光,然后显影、定影、干燥、测试。
实施例8:
氯化银T-颗粒乳剂的制备:按实施例7。
硫化银纳米粒子的制备:在一个500毫升反应容器中加入80毫升去离子水,6.5克淀粉,搅拌条件下加热至80℃,充分溶解后,降温到35℃,恒温。在高速搅拌的同时,加入6毫升0.01摩尔/升浓度的硝酸银水溶液和6毫升0.01摩尔/升浓度的硫化钠水溶液。反应时间小于8分钟,反应结束后,加入去离子水调节产物总重量至150克。硫化银纳米粒子的平均粒径为2~15纳米。
乳剂化学增感实验:按实施例7。
实施例9:
氯化银T-颗粒乳剂的制备:按实施例7。
硫化银纳米粒子的制备:按实施例6。
准确称取氯化银T-颗粒乳剂50克,置于100毫升容器内,准确称取6.35克按上述方法制备的硫化银纳米粒子增感剂,加入到盛有该乳剂的容器中。在50℃恒温,进行化学增感实验60分钟,将温度降至40℃,加入光谱增感染料(结构式如图2所示)恒温20分钟,然后分别将乳剂涂布在聚酯片基上,涂布银量为7克/平方米。室温下干燥,用专门的感光测试曝光仪进行曝光,然后显影、定影、干燥、测试。
表1 实施例1~9所对应的感光性能数据
实例号 | 相对感光度RS | 灰雾D0 | 反差γ |
123456789 | 144252232252240288320272450 | 0.100.080.100.080.060.060.110.120.11 | 4.505.804.605.204.806.101.801.903.00 |
Claims (9)
1.一种硫化银纳米粒子增感剂,其特征是:所述的纳米粒子增感剂是由亲水性高分子化合物溶液、水溶性银盐溶液、水溶性含硫化合物溶液混合制成,反应液混合时银盐溶液与含硫化合物溶液的摩尔比为1∶1~1∶2;增感剂中亲水性高分子化合物的重量百分比浓度为1.0~6.0%;
所述的硫化银纳米粒子的粒径为2~15纳米;
所述的亲水性高分子化合物是明胶、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐或淀粉;
所述的水溶性银盐是硝酸银。
2.根据权利要求1所述的纳米粒子增感剂,其特征是:所述的水溶性含硫化合物是硫化钠、硫化铵、硫化钾、硫代硫酸钠或硫代乙酰胺。
3.根据权利要求1所述的纳米粒子增感剂,其特征是:所述的硫化银纳米粒子增感剂中硫化银纳米粒子的浓度为2×10-5~1×10-4摩尔/100克。
4.一种根据权利要求1~3任一项所述的硫化银纳米粒子增感剂的制备方法,其特征是:
将亲水性高分子化合物溶液、水溶性银盐溶液、水溶性含硫化合物溶液,在10~100℃搅拌条件下混合,得到硫化银纳米粒子增感剂;反应液混合时银盐溶液与含硫化合物溶液的摩尔比为1∶1~1∶2;增感剂中亲水性高分子化合物的重量百分比浓度为1.0~6.0%;
所述的亲水性高分子化合物是明胶、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐或淀粉;
5.根据权利要求4所述的方法,其特征是:所述的硫化银纳米粒子的粒径为2~15纳米。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征是:所述的水溶性银盐是硝酸银。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征是:所述的水溶性含硫化合物是硫化钠、硫化铵、硫化钾、硫代硫酸钠或硫代乙酰胺。
8.根据权利要求4所述的方法,其特征是:所述的硫化银纳米粒子增感剂中硫化银纳米粒子的浓度为2×10-5~1×10-4摩尔/100克。
9.一种根据权利要求1~3任一项所述的硫化银纳米粒子增感剂的用途:其特征是:所述的硫化银纳米粒子的增感剂作为卤化银微晶乳剂的化学增感剂,使被该增感剂增感的乳剂增感。
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