RU1838718C - Химическое осветительное устройство - Google Patents

Abstract

Использование: в осветительной технике . Химическое осветительное устройство содержит корпус с хемолюминесцентной смесью, котора  выполнена из флюоресцирующего вещества, активируемого за счет реакции хемолюминесцентного компонента с перекисным компонентом, расположенным внутри корпуса, и материала, способного к поглощению или сдвигу длины волны видимого света, излучаемого ИК-флюорес- цирующей смесью, алюциированной с контейнером , 13 з.п.ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к области хемо- люминесценции.

Уже известно химическое устройство дл  получени  излучени , где в прозрачном или полупрозачном контейнере содержитс  хемолюминесцентна  смесь. В устройствах такого типа имеетс  внешний герметичный отсек, где содержитс  несколько компонентов хемолюминесцентной смеси, отделенных друг от друга каким-либо хрупким средством, например, стекл нной или пластмассовой ампулой. При изгибе отсека хрупкое средство ломаетс , и компоненты хемолюминесцентной смеси смешивают друг с другом, в результате чего получаетс  i свет, излучаемый через стенки контейнера. Обычно в состав хемолюминесцентной смеси входит какой-либо хемолюминесцен- тный компонент, например, сложный диэ- I фир щавелевой кислоты, реагирующий с iперекисным компонентом, обычно это смесь перекись водорода и флюоресцирую- : щее вещество, активируемое хемолюминесцентной реакцией. В состав смеси также могут входить катализаторы или активаторы , как правило, в соединении с перекисью, растворенными будучи в растворителе.

Обычно из химических устройств дл  получени  невидимого излучени  очень хорошо показало себ  в военной области; в нем содержитс  флюоресцирующее вещество , излучающее в инфракрасной области спектра, то есть, при длине воды 700 нм и более.

Подобные устройства примен ют в качестве маркеров в тех районах, где желательно сделать их обнаружение назаметным, то есть в районах, где требуетс  про вл ть минимальное проникновение. Так как эти маркеры излучают только в инфракрасной области, то их можно обнаружить лишь с помощью инфракрасных инструментов .

Однако, в промышленности, производ щей такие маркеры, посто нно существует проблема, св занна  с тенденцией устройС

со

СлЗ 00

4J

.J

00

оз

ства дл  получени  инфракрасного излучени  инфракрасного излучени  генерировать также заметные количества видимого света, что уменьшает эффективность действи  этих устройств. Излучение видимого света обычно возникает из-за наличи  незначительных количеств примесей, состо щих из производных флюоресцирующего вещества и иных компонентов,-используемых при производстве флюоресцирующего вещества . Прежде подавление излучени  видимого света пытались достичь очисткой флюоресцирующего вещества, например, повтор ющимис  перекристаллизаци ми и т.д., стрем сь удалить примеси либо достичь высоких концентраций инфракрасного флюоресцирующего вещества, чтобы в химическом устройстве происходило самопоглощение видимого света. Оба метода ослаблени  видимого излучени  не только очень дорогие, но и не обеспечивают успеш- ного решени  поставленной задачи, то есть применением высоких концентраций флюоресцирующего вещества и очисткой не удаетс  полностью устранить излучение видимого света, тем более, что при высоких концентраци х инфракрасное флюоресцирующее вещество в отличие от примесей про вл ет тенденцию к выпадению в осадок , из-за чего возникают еще большие проблемы с видимым излучением.

Таким образом, существует необходимость в химических устройствах излучением света, которые 1/ излучают свет только в инфракрасном диапазоне, 2/ совершенно не излучают видимый свет и 3/ могут изготавливатьс  при таких затратах, которые делают их производство привлекательным. Выполнение всех перечисленных требований может принести значительную выгоду в очень важной области.

Данное изобретение относитс  к химическому устройству излучени  света, содержащемув контейнере хемолюминесцентную смесь, состо щую из инфракрасного флюоресцирующего вещества , и св занный с ним материал, способный к поглощению видимого света, излученного хемолюминесцентной смесью, или к сдвигу за счет дисперсии видимого света к инфракрасным длинам волн.

Данное изобретение относитс  к химическому устройству излечени  света, содержащему 1/ хемолюминесцентную смесь, состо щую из инфракрасного флюоресцирующего вещества, активируемого реакцией хемолюминесцентного соединени  с перекисным компонентом, причем все это находитс  внутри прозрачного или полупрозрачного контейнера, и 2/ материал,

способный к поглощению или сдвигу длины волны видимого света, излучаемого инфракрасной флюоресцирующей смесью.

В устройствах по данному изобретению

5 имеетс  контейнер дл  хемолюминесцентной смеси с материалом, поглощающим видимый свет или сдвигающий его длину волны в инфракрасную область. Такой материал может а/ включатьс  в стенки контей0 нера, б/ включатьс  в полимерную гильзу, окружающую контейнер снаружи или расположенную изнутри контейнера, в/ наноситьс  на внутренние или внешние стенки контейнера, либо г/ диспергироватьс  или

5 раствор тьс  в хемолюминесцентном жидком содержании контейнера. Желательно, чтобы подобный материал включалс  в стенки контейнера.

Материал дл  поглощени  или сдвига

0 волны видимого света должен не только поглощать или сдвигать длину волны видимого света, но и пропускать инфракрасное излучение , создаваемое инфракрасной смесью, почти полностью исключа  поглощение ин5 фракрасного света. В число материалов, пригодных дл  той цели, вход т красители, пигменты и т.д., причем они могут быть сами флюоресцирующими веществами. Материалы могут быть как органическими, так и не0 органическими. Желательно, чтобы подобные материалы не были флюоресци-. рующими веществами, излучающими видимый свет, то есть, возможно применение таких флюоресцирующих веществ, которые

5 не способы к возбуждению с излучением видимого света под действием света, испускаемого инфракрасным флюоресцирующим веществом, или в силу иной причины. Наиболее желательно, чтобы поглотители

0 видимого света или материалы, сдвигающие его длину волны, были способны к излучению инфракрасного света при возбуждении видимым светом.

В качестве примера подход щих мате5 риалов можно назвать нигрозины, азосое- динени , диазосоединени , антр ахиноны, пиразолоны, хинофталоны, хиролины, фта- лопериноны, пигменты кадми , оксиды железа , алюминаты кобальта, черные

0 шпинели , зеленую окись хрома, ферро- анид двухвалентного железа, синий ультрамарин , фталоцианин, желтый никелевый азопигмент, карбазольный фиолетовый пигмент , углеродную сажу, перламутровые пиг5 менты, металлические чешуйчатые пигменты, пигменты, флюоресцирующие при свете, цветовые концентраты и им подобные вещества и их смеси.

Возможно применение любого твердо то материала, поглощающего видимое излучейие или сдвигающего его длину волны, если размер его частиц в диаметре превышает 2 мкм.

В качестве примера материалов, не только поглощающих видимый свет, но и испускающих инфракрасное излучение при возбуждении, можно назвать сульфид цинка селенид цинка и цинк, германатное стекло кремний л-типа, кремний с.покрытием из SI02, кремний, легированный мышь ком и т.,.

Количество материала, поглощающего видимый свет или сдвигающего его длину во; бл по пе он пр Ма Tef по по

на фимер, полиэтилена, полипропилена и т.д по любой известной методике, например , гомогенизацией материала и пластика иде порошка или гранул и т.д. с последу

н, находитс  в диапазоне от 0,5 до при- зительно 10 вес.% из расчета по весу .имера или раствора, в котором он дис- тирован или растворен или на который нанесен, а предпочтительно от 0,1 до близительно 7,5 вес. % на том же базисе, териал может быть включен в стенки кон- нера, выполненные из прозрачного или упрозрачного пластика, наиболее пред- тительно из какого-либо полиолефина,

в в

оду Бенбери, формованием, литьем, зкс- дированием и т.д. до получени  гибкого тейнера в виде гильзы, трубки и т.д. Кон- граци  материала в стенках контейнера

юц,им измельчением, перемешиванием по ме тр ко це

определ етс  их толщиной, а именно, чем толще стенки, тем меньше может быть кон- цеьтраци  материала, поскольку следует по ерживать заданную оптическую плотность в видимом участке спектра. Если материал , поглощающий видимый свет или сдвигающий его длину волны, находитс  в уст юйстве в виде гильзы, то он может находитьс  как снаружи, так и изнутри отсека,

где сме

размещаетс  хемолюминесцентна  ;ь при условии, что гильза закрывает

контейнер по всей площади. Если материал выполнен в виде обертки, то им можно обернуть контейнер в один или несколько слоев. Поскольку излучение видимого света в инфракрасных устройствах варьируетс  обратно с концентрацией инфракрасного флюоресцирующего вещества, то приходитс  соответствующим образом регулировать концентрацию материала, поглощающего видимый свет или сдвигающую длину его волны, так как с уменьшением концентрации инфракрасного флюоресцирующего вещества увеличиваетс  количество испускаемого видимого света. Когда содержание инфракрасного флюоресцирующего вещества в оксалатном компоненте близко к 0,3%, то требуетс  очень мала  концент0

5 0

5

0

5

0

5

0

5

раци  материала, например, приблизительно 0,5% при толщине стенки в 50 мил. При малых уровн х инфракрасного поглотител  (0,5-2,0%) требуетс  приблизительно 2% материала при стенке в 50 мил.

Все перечисленные устройства работают одинаково в том смысле, что в них имеютс  отсеки со стекл нными ампулами, раздел ющими смеси хемолюминесцент- ных компонентов друг от до активации устройства. Как было сказано ранее, в состав одной из смесей обычно входит раствор оксалата и инфракрасного флюоресцирующего вещества, тогда как а состав смесей входит раствор перекиси и катализатора. В качестве растворов можно примен ть дибутилфталат или бутилбензоат поодиночке или в смеси в t-бутиловом спирте . Возможно применение любых известных флюоресцирующих веществ.

Инфракрасные флюоресцирующие вещества имеют такую формулу:

О

Н

UTM

OR u«

где RH R -алкильные группы из 1-18 атомов углерода включительно.

Кроме того, можно примен ть такие флюоресцирующие вещества, как триэти- локсакарбоцианин.

В данном случае желательно применение хемолюминесцентных соединений, раскрытых в перечисленных выше патентах.

Приведенные далее примеры служат иллюстрацией изобретени , ни в коей мере не ограничива  его охват, определ емый формулой изобретени . Если нет специальных указаний, то все части и процентные отношени  указаны по весу.

В последующих примерах все исследовани  проводились на инфракрасных излучающих устройствах, состо щих из трубки длиной 6 дюймов (15,5 см). Когда в стенках трубки содержалс  материал, поглощающий видимый свет или сдвигающий его длину волны, то его добавл ли к гранулам из пластика (полиэтилена), обрабатывали в барабане дл  перемещени  и экструдирова- ни  в пресс-форме. Используемый здесь термин стандартный означает промыш- ленно изготавливаемый компонент хемолюминесцентных смесей. В каждом случае в качестве инфракрасного флюоресцирующего вещества использовалс  16,17-дидеци- локсивоолантрон (DDV).

Пример 1. Стандартный оксалатный компонент стандартного химического устройства дл  излучени  инфракрасного света

с содержанием 0,377% DDV развели не содержащим флюоресцирующего вещества оксалатным раствором дл  получени  пробных растворов 50%, 40%, 30% и 20% концентрации по отношению к стандартной. Полученные оксалатные растворы пометили в а/ чистую шестидюймовую полиэтилено- вую трубку с одним заваренным концом и б/ схожую трубку таких же размеров, в пластике которой диспергированы 2 весовых % синего флюоресцирующего пигмента Radiant К 600 39.

Кроме того, аналогично обработку пошел неразбавленный (100%) оксалатный раствор. Каждое устройство активировалось стандартным перекисным раствором, и спуст  минуту после активации измер лс  видимый свет. Результаты измерени  представлены в табл.1. Чиста  трубка испускала красный свет, а трубка, окрашенна  в синее - голубовато-белый.

Из табл. 1 видно, что присутствие синего красител  в стенках полиэтиленовой трубки эффективно подавл ет выход видимого света, Заметим, что благодар  присутствию синего красител  можно уменьшить концентрацию стандартного флюоресцирующего вещества до 40% от стандартной, что следует считать достоинством данного изобретени . В каждом случае получалось в общем одинаковое инфракрасное излучение .

Пример 2. Из состава полимера изготовили несколько полиэтиленовых корпусов . Затем к полимерной смоле добавили краситель, перемешали и экструдировали в виде гранул. Гранулы еще раз экструдировали и отформовали в виде корпусов. По цвету корпуса были очень однородными. Использовали тот же краситель, что и в примере 1. После этого, как заварили корпуса с одного конца, в них добавили стандартный оксалатный раствор, содержащий 0,128% DDV, и активировали его стандартным перекисным раствором. Замер видимого света производили спуст  минуту и 5 минут после активации с помощью спектрального точечного измерител  Модель 1Щ1/4,снабжен- ного фототропным фильтром,

Результаты представлены в табл.2.

Требовани м на излучение соответствовали все корпуса. Требованием на излучение видимого света соответствовали лишь синие корпуса.

Пример 3. Повторили процедуру по примеру 1 за тем исключением,.что испытываемые устройства были изготовлены по указани м патента США №4814949. Форма устройства была круглой. Первое устройство изготовили из полипропиленового листа,

пигментированного синим красителем из 3 пигментов при концентрации и приблизительно 15%, второе устройство изготовили из чистого полипропиленового листа . После активации у устройства, изготовленного из чистого полимерного листа , наблюдалось избыточное видимое свечение , хорошо заметное глазом, адаптировавшимс  к темноте. Яркость ви0 димого света составл ла 0,09 х ламберт на фут. Устройство из полипропиленового листа, окрашенного синим пигментом, имело  ркость менее 0,001 х ламберт на .фут.

5 Примеры 4-13.Вместо синего пигмента , указанного в процедуре примера 1, использовали различные пигменты и красители. Полученные результаты соответствовали тем, что указаны в примере 1.

0 4. Синий люминесцентный краситель.

5. Синий фталоцианиновый пигмент (А)

6. Синий ультрамарин (А)

7. Синий кобальт

8. Углеродна  сажа (2М) 5 9. Раствор сульфидов Са/Нд

10. Зелена  окись хрома

11. Желтый никелевый азопигмент

12. Карбазольиый фиолетовый пигмент (А) 0 13. Оксихлорид висмута

Claims (14)

14. Сульфид цинка15 . Селенид цинка и цинк. Формула изобретени 

1. Химическое осветительное устройст- 5 во, содержащее корпус с расположенным в нем хемолюминесцентной смесью, отличающеес  тем, что хемолюминесцентна  смесь выполнена из инфракрасного флюоресцирующего вещества, активируемого за 0 счет реакции хемолюминесцентного компонента с перекисным компонентом, располо- женным внутри корпуса,,и материала, способного к поглощению или сдвигу длины волны видимого света, излучаемого ИКфлю- 5 оресцирующей смесью, алюциировэнной с контейнером.

2. Устройство по п. 1,отл ича ющее- с   тем, что материал, поглощающий или сдвигающий длину волны видимого света, 0 диспергирован в пластине, из которого выполнены стенки корпуса.

3. Устройство по п. Ч.отличающее- с   тем, что корпус снабжен .пластиковой гильзой, в которой диспергирован матери- 5 ал, поглощающий или сдвигающий длину волны видимого света.

4. Устройство поп. 1,-отличающее- с   тем, что в качестве инфракрасного флюоресцирующего вещества выбран 16,17-ди- алкоксивоолантропом.

5. Устройство по п. 4, отличающее   тем, что в качестве инфракрасного флюоресцирующего вещества выбрано соеди- ение формулы, где R и R/ из независимо

апкильной группы с 1-18 атомами углерода.

6. Устройство по п. 1,отличающее   тем, что R и R  вл ютс  децилом.

7. Устройство по п. 5, о т л и ч а ю щ е е-   тем, что R и R  вл ютс  гексилом.

8. Устройство по п. 1,отличающее  тем, что в качестве материала, поглощающего видимый свет или сдвигающий его 1лину волны, выбран синий краситель.

9. Устройство по п. 1,отличающее- С   тем, что корпус выполнен в виде трубки.

10. Устройство по п. 1,отличающее- С   тем, что в качестве материала, поглоща- ющего видимый свет или сдвигающий его ллину волны, выбрано невидимое флюоресцирующее вещество.

11. Устройство поп. 1,отличающеес  тем, что в качестве материала,-поглощающего видимый свет или сдвигающий его длину волны, выбран материал, излучающий инфракрасное излучение.

12. Устройство по п. отличающеес  тем, что материал, поглощающий видимый свет или сдвигающий его длину волны , включен в виде дисперсии в указанной хемолюминесцентной смеси.

13. Устройство по п. .отличающеес  тем, что материал, поглощающий видимый свет или сдвигающий его длину волны , выполнен в виде диспергированных частиц.

14. Устройство по п. .отличающеес  тем, что материал, поглощающий видимый свет или сдвигающий его длину волны, выполнен в виде растворенного красител  или пигмента.

Таблица 1

Видимый свет ( ркость в ламбертах на по двум образцам)

Активаци  плюс 1 мин Активаци  плюс 5 мин

Таблица 2

Синий корпус 0,01 0,00