RU2610614C2 - Light-converting metal-containing polymerisable compositions and method for production thereof - Google Patents

Light-converting metal-containing polymerisable compositions and method for production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2610614C2
RU2610614C2 RU2015113631A RU2015113631A RU2610614C2 RU 2610614 C2 RU2610614 C2 RU 2610614C2 RU 2015113631 A RU2015113631 A RU 2015113631A RU 2015113631 A RU2015113631 A RU 2015113631A RU 2610614 C2 RU2610614 C2 RU 2610614C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compositions
iii
composition
trifluoro
cadmium
Prior art date
Application number
RU2015113631A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015113631A (en
Inventor
Владимир Петрович Смагин
Анастасия Александровна Исаева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет"
Priority to RU2015113631A priority Critical patent/RU2610614C2/en
Publication of RU2015113631A publication Critical patent/RU2015113631A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2610614C2 publication Critical patent/RU2610614C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/10Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/0888Sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/54Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing zinc or cadmium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/66Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing germanium, tin or lead
    • C09K11/668Sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to chemistry and technology of materials which convert electromagnetic radiation. It is used to obtain metal-containing polymer compositions which selectively absorb or transmit electromagnetic radiation and are luminescent for lighting engineering, opto- and microelectronics. Light-converting metal-containing polymerisable compositions contain sulphides of cadmium, lead, zinc and lanthanide salts of trifluoro- and/or trichloroacetic acid. Base compositions are styrene and/or (meth)acrylic acid ethers, in volume ratio of styrene to esters from 0 to 1. Method of producing compositions is based on reacting trifluoro-and/or trichloroacetates of cadmium, lead, zinc with thioacetamide in a medium of (meth)acrylic acid esters and/or styrene and introduction into solution, after formation of metal sulphides, lanthanide salts of trifluoro- and/or trichloroacetic acid simultaneously or successively.
EFFECT: provides technically simple method of producing compositions capable of selectively absorbing or transmitting electromagnetic radiation and luminesce in visible and near infrared spectrum.
2 cl, 3 dwg, 1 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к химии и технологии материалов, преобразующих электромагнитное излучение. Оно используется для получения селективно поглощающих или пропускающих электромагнитное излучение и/или люминесцирующих металлсодержащих полимерных композиций для светотехники, опто- и микроэлектроники.The invention relates to the chemistry and technology of materials that convert electromagnetic radiation. It is used to obtain selectively absorbing or transmitting electromagnetic radiation and / or luminescent metal-containing polymer compositions for lighting, optoelectronics and microelectronics.

Известны полимеризуемые составы (Аналог 1) для получения прозрачных полимерных материалов, преобразующих электромагнитное излучение (Майер Р.А., Смагин В.П., Мокроусов Г.М., Чупахина Р.А., Скивко Г.П., Кущ Н.П., Евдокимов А.П., Баталов А.П., Костеша А.В. Полимеризуемый состав для получения люминесцирующих прозрачных полимерных материалов/ Патент РФ №2034896 С1, опубл. 10.05.95 г., бюл. №13).Known polymerizable compositions (Analog 1) to obtain transparent polymeric materials that convert electromagnetic radiation (Mayer R.A., Smagin V.P., Mokrousov G.M., Chupakhina R.A., Skivko G.P., Kushch N. P., Evdokimov A.P., Batalov A.P., Kostesha A.V. Polymerizable composition for producing luminescent transparent polymeric materials / RF Patent No. 2034896 C1, publ. 05/10/95, bull. No. 13).

Полимеризуемые составы содержат соли галогенуксусных кислот и их комплексные соединения, способ получения которых заключается в растворении галогенацетатов металлов в (алкил)акриловых мономерах и/или стироле и его производных, введении в составы фотоактивных добавок, образующих комплексные соединения с ионами металлов, полимеризации полученных смесей до стеклообразного состояния. Взаимодействие солей металлов с фотоактивными добавками, в том числе с серосодержащими органическими соединениями, проводят при комнатной температуре. В этих условиях взаимодействие ограничивается реакцией комплексообразования, то есть в системах не образуется сульфид металла, обеспечивающий композициям светопоглощение на границе ближнего ультрафиолета и видимой области спектра (300-500 нм) и люминесценцию в видимой и ближней ИК-области спектра (600-900 нм).The polymerizable compositions contain salts of haloacetic acids and their complex compounds, the method of preparation of which consists in dissolving metal haloacetates in (alkyl) acrylic monomers and / or styrene and its derivatives, introducing photoactive additives into the compositions, forming complex compounds with metal ions, polymerizing the resulting mixtures to glassy state. The interaction of metal salts with photoactive additives, including sulfur-containing organic compounds, is carried out at room temperature. Under these conditions, the interaction is limited by the complexation reaction, i.e., metal sulfide is not formed in the systems, which provides the compositions with light absorption at the border of the near ultraviolet and visible spectral regions (300-500 nm) and luminescence in the visible and near infrared spectral regions (600-900 nm) .

Известны составы (Аналог 2) на основе полиметилметакрилата (ПММА), содержащие сульфид кадмия (L. Pedone, E. Caponetti, M. Leone Synthesis and characterization of CdS nanoparticles embedded in a polymethylmethacrylate matrix // Journal of Colloid and Interface Science. - 2005. - V. 284. - P. 495-500). Способ получения составов заключается в переносе предварительно синтезированных в микроэмульсиях частиц CdS в метилметакрилат (ММА), с последующей его полимеризацией. Частицы CdS получают при добавлении стехиометрического количества сульфида тетрабутиламмония к микроэмульсии, содержащей водный раствор CdSO4 в н-гептане и бис(2-этилгексил)сульфосукцинате натрия (АОТ) в качестве стабилизатора. Химическая реакция проводится при температуре 25°C. Для прекращения роста наночастиц в реакционную среду добавляют бис(2-этилгексил)амин. В результате получают частицы CdS размером до 5 нм. Частицы CdS, стабилизированные АОТ, переносят в ММА и проводят фотополимеризацию. В результате получают нанокомпозиты ПММА-CdS.Known compositions (Analog 2) based on polymethyl methacrylate (PMMA) containing cadmium sulfide (L. Pedone, E. Caponetti, M. Leone Synthesis and characterization of CdS nanoparticles embedded in a polymethylmethacrylate matrix // Journal of Colloid and Interface Science. - 2005 . - V. 284. - P. 495-500). The method for preparing the compositions consists in transferring CdS particles previously synthesized in microemulsions to methyl methacrylate (MMA), followed by its polymerization. CdS particles are prepared by adding a stoichiometric amount of tetrabutylammonium sulfide to a microemulsion containing an aqueous solution of CdSO 4 in n-heptane and sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate (AOT) as a stabilizer. The chemical reaction is carried out at a temperature of 25 ° C. To stop the growth of nanoparticles, bis (2-ethylhexyl) amine is added to the reaction medium. As a result, CdS particles up to 5 nm in size are obtained. AOT stabilized CdS particles are transferred to MMA and photopolymerized. The result is PMMA-CdS nanocomposites.

Недостатками Аналога 2 являются: многостадийность; использование дополнительных веществ; малая устойчивость микроэмульсии, образующейся в процессе испарения растворителя и переноса частиц CdS из одной среды в другую; частичное разрушение защитной оболочки коллоидных частиц и их укрупнение, что существенно усложняет и удорожает методику синтеза. Введение дополнительных компонентов увеличивает светопоглощение основы, что приводит к снижению светопропускания в области прозрачности композиций. Способ не предусматривает введения в состав композиций солей лантаноидов, а следовательно, полученные данным способом составы не имеют характерных для ионов Ln(III) селективного поглощения и люминесценции в видимой области спектра.The disadvantages of Analog 2 are: multi-stage; use of additional substances; low stability of the microemulsion formed during the evaporation of the solvent and the transfer of CdS particles from one medium to another; partial destruction of the protective shell of colloidal particles and their enlargement, which significantly complicates and increases the cost of the synthesis technique. The introduction of additional components increases the light absorption of the base, which leads to a decrease in light transmission in the transparency region of the compositions. The method does not provide for the introduction of lanthanide salts into the composition of the compositions, and therefore, the compositions obtained by this method do not have selective absorption and luminescence characteristic of Ln (III) ions in the visible spectrum.

Известны также составы (Аналог 3) на основе ПММА, содержащие CdS, полученные взаимодействием трифторацетата кадмия с сероводородом в среде ММА с возможным последующим отверждением составов полимеризацией (Бирюков А.А., Изаак Т.И., Светличный В.А., Готовцева Е.Ю. Синтез и свойства композиционных материалов на основе наночастиц CdS и оптически прозрачного полимера //Известия ВУЗов. Физика. - 2009. - Т. 52. - №12/2. - С. 16-20; А.А. Бирюков, Т.И. Изаак, Е.Ю. Готовцева, И.Н. Лапин, А.И. Потекаев, В.А. Светличный. Оптические свойства дисперсий CdS/MMA и нанокомпозитов CdS/ПММА, полученных при одностадийном размероконтролируемом синтезе // Изв. ВУЗов. Физика. - 2010. - №8 - С. 74-80). В реакционную среду, состоящую из ММА и растворенного в нем трифторацетата кадмия (Cd(CF3COO)2), в количестве до 5×10-3 моль/л, при постоянном перемешивании со скоростью вращения мешалки (500÷2000 об/мин) приливают раствор сероводорода в ММА в мольном соотношении Cd(CF3COO)2/H2S=(1:0,34; 1:1; 1:10), одновременно облучая систему излучением различного спектрального состава (365 нм, 405 нм, 440 нм). Синтез частиц CdS проводят при температурах реакционной среды: 10, 20, 45, 65°C. По окончании реакции избыток сероводорода и летучие продукты удаляют из реакционной смеси продувкой аргоном в течение 10 минут. Далее дисперсии на основе MMA/CdS подвергают термической полимеризации в блочные материалы. В качестве инициатора используют перекись бензоина в количестве 0,1% по отношению к массе ММА.Compositions (Analog 3) based on PMMA containing CdS obtained by the interaction of cadmium trifluoroacetate with hydrogen sulfide in MMA medium with possible subsequent curing of the compositions by polymerization (Biryukov A.A., Isaak T.I., Svetlichny V.A., Gotovtseva E .Yu. Synthesis and properties of composite materials based on CdS nanoparticles and an optically transparent polymer // News of Universities. Physics. - 2009. - V. 52. - No. 12/2. - P. 16-20; A.A. Biryukov, TI Isaac, E.Yu. Gotovtseva, I.N. Lapin, A.I. Potekaev, V.A. Svetlichny Optical properties of CdS / MMA dispersions and CdS / PMMA nanocomposites, obtained in a single-stage size-controlled synthesis // Izv. VUZov. Physics. - 2010. - No. 8 - P. 74-80). In the reaction medium, consisting of MMA and cadmium trifluoroacetate dissolved in it (Cd (CF 3 COO) 2 ), in an amount of up to 5 × 10 -3 mol / l, with constant stirring with a stirrer rotation speed (500 ÷ 2000 rpm) a solution of hydrogen sulfide in MMA is added in a molar ratio Cd (CF 3 COO) 2 / H 2 S = (1: 0.34; 1: 1; 1:10), while irradiating the system with radiation of various spectral composition (365 nm, 405 nm, 440 nm). The synthesis of CdS particles is carried out at reaction temperatures: 10, 20, 45, 65 ° C. At the end of the reaction, excess hydrogen sulfide and volatile products are removed from the reaction mixture by purging with argon for 10 minutes. Further, MMA / CdS based dispersions are thermally polymerized into block materials. As an initiator, benzoin peroxide is used in an amount of 0.1% with respect to the mass of MMA.

Недостатками Аналога 3 являются: использование токсичного газообразного сероводорода, требующего создания специальных условий его подачи в раствор и контроля потока, а также дегазации смеси от избыточного сероводорода после образования сульфидов металлов. Контроль концентрации сероводорода и продуктов его взаимодействия также является достаточно сложным процессом. Стабилизация частиц CdS обеспечивается образованием на их поверхности полимерной пленки при дополнительном УФ-облучении растворов, что требует применения специального оборудования. Максимально достижимая концентрация CdS, стабилизированная таким способом без его осаждения, соответствует концентрации Cd(CF3COO)2=5×10-3 моль/л, что не превышает 0,1 об.%. Это существенно уменьшает степень наполнения композиций CdS и сужает круг их практического применения. Таким образом, способ является технически сложным, концентрация частиц CdS в композициях невысока. Способ получения не предусматривает введения в составы солей лантаноидов, поэтому они не проявляют характерных для лантаноидов спектральных свойств.The disadvantages of Analog 3 are: the use of toxic gaseous hydrogen sulfide, which requires the creation of special conditions for its supply to the solution and flow control, as well as the degassing of the mixture from excess hydrogen sulfide after the formation of metal sulfides. Monitoring the concentration of hydrogen sulfide and the products of its interaction is also a rather complicated process. The stabilization of CdS particles is ensured by the formation of a polymer film on their surface with additional UV irradiation of solutions, which requires the use of special equipment. The maximum attainable concentration of CdS, stabilized in this way without precipitation, corresponds to a concentration of Cd (CF 3 COO) 2 = 5 × 10 -3 mol / L, which does not exceed 0.1 vol.%. This significantly reduces the degree of filling of CdS compositions and narrows the scope of their practical application. Thus, the method is technically complex, the concentration of CdS particles in the compositions is low. The production method does not provide for the introduction of lanthanide salts into the compositions, therefore, they do not exhibit spectral properties characteristic of lanthanides.

Известны составы (Прототип) на основе (поли)метилметакрилата, содержащие сульфид кадмия, а также соединения неодима и гольмия, избирательно поглощающие оптическое излучение (Бирюков А.А. Одностадийный синтез дисперсий и нанокомпозитов CdS/полиакрилат с участием оптического облучения//Дисс. … канд. хим. наук. Томск: ТГУ, 2010. 140 с. ).Known compositions (Prototype) based on (poly) methyl methacrylate containing cadmium sulfide, as well as neodymium and holmium compounds that selectively absorb optical radiation (Biryukov A.A. One-step synthesis of dispersions and nanocomposites CdS / polyacrylate with optical irradiation // Diss. ... Candidate of Chemical Sciences, Tomsk: TSU, 2010.140 s.).

Люминесценция составов проявляется в спектре широкой полосой с максимумом в области 650 нм. Она связана с присутствием в составах частиц CdS. Способ получения составов заключается в следующем: в реакционную среду, состоящую из 10 мл метилметакрилата и растворенных в нем солей (Cd(CF3COO)2, Nd(CF3COO)3 и Ho(CF3COO)3 в количестве 0,017, 0,15 и 0,2 г., соответственно, при постоянном вращении мешалки со скоростью 2000 об/мин приливают 80 мкл раствора ММА, насыщенного H2S с концентрацией примерно 0,65 моль/л. Одновременно кварцевый сосуд, содержащий реакционную смесь, облучают ксеноновой лампой мощностью 1 кВт с фильтрованным излучением на длине волны 365 нм в течение 1 мин при комнатной температуре в затемненном помещении. По окончании реакции нерастворимые побочные продукты синтеза, при необходимости, удаляют центрифугированием, а летучие побочные продукты удаляют продувкой аргоном. Далее для получения дисперсии (Nd3+, Но3+), CdS/MMA(ПMMA) осуществляют термическую полимеризацию.The luminescence of the compositions manifests itself in the spectrum as a wide band with a maximum in the region of 650 nm. It is associated with the presence of CdS particles in the compositions. The method for preparing the compositions is as follows: in a reaction medium consisting of 10 ml of methyl methacrylate and salts (Cd (CF 3 COO) 2 , Nd (CF 3 COO) 3 and Ho (CF 3 COO) 3 in an amount of 0.017, 0 dissolved therein , 15 and 0.2 g, respectively, with constant rotation of the stirrer at a speed of 2000 rpm, pour 80 μl of a solution of MMA saturated with H 2 S with a concentration of about 0.65 mol / L. At the same time, a quartz vessel containing the reaction mixture is irradiated 1 kW xenon lamp with filtered radiation at a wavelength of 365 nm for 1 min at room temperature in darkened After completion of the reaction, insoluble synthesis by-products, if necessary, are removed by centrifugation, and volatile by-products are removed by purging with argon.Then, to obtain a dispersion (Nd 3+ , But 3+ ), CdS / MMA (PMMA), thermal polymerization is carried out.

Для прототипа характерны те же недостатки, что и у Аналога 3. Они связаны с использованием газообразного H2S, облучением составов УФ-излучением, необходимостью удалять побочные продукты синтеза. Кроме того, трифторацетаты неодима и гольмия вводятся в растворы одновременно с трифторацетатом кадмия на начальной стадии синтеза. После чего в систему вводят сероводород, реагирующий с трифторацетатами кадмия, неодима и гольмия, образуя продукты сложного состава. Таким образом, состав образующихся продуктов является неопределенным, концентрация соединений кадмия, неодима и гольмия в них невысока. Составы не проявляют люминесценции, связанной с присутствием лантаноидов. Они не содержат других лантаноидов, в том числе люминесцирующих в видимой области спектра ионов европия(III) и тербия(III). Способ получения составов является технически сложным.The prototype is characterized by the same disadvantages as Analog 3. They are associated with the use of gaseous H 2 S, irradiation of the compounds with UV radiation, the need to remove by-products of the synthesis. In addition, neodymium and holmium trifluoroacetates are introduced into solutions simultaneously with cadmium trifluoroacetate at the initial stage of synthesis. After that, hydrogen sulfide is introduced into the system, which reacts with cadmium, neodymium and holmium trifluoroacetates, forming products of complex composition. Thus, the composition of the products formed is uncertain, the concentration of cadmium, neodymium and holmium compounds in them is low. The compositions do not exhibit luminescence associated with the presence of lanthanides. They do not contain other lanthanides, including luminescent in the visible spectral region of europium (III) and terbium (III) ions. The method of obtaining the compositions is technically difficult.

Целью настоящего изобретения является разработка металлсодержащих полимеризуемых композиций на основе эфиров (мет)акриловой кислоты и/или стирола и их полимеров, одновременно содержащих частицы сульфида кадмия или его смеси с сульфидами свинца и/или цинка и трифтор- и/или трихлорацетаты лантаноидов, растворимые в эфирах метакриловой кислоты, стироле и их смесях, которые обеспечивают композициям способность селективно поглощать или пропускать электромагнитное излучение при определенных длинах волн и люминесцировать в видимой и ближней ИК-областях спектра и технически простого способа их получения.The aim of the present invention is to develop metal-containing polymerizable compositions based on (meth) acrylic acid esters and / or styrene esters and their polymers simultaneously containing cadmium sulfide particles or a mixture thereof with lead and / or zinc sulfides and lanthanide trifluoro and / or trichloroacetates, soluble in methacrylic acid esters, styrene, and mixtures thereof, which provide compositions with the ability to selectively absorb or transmit electromagnetic radiation at certain wavelengths and to luminesce in the visible and near her IR spectral range and a technically simple way to obtain them.

Поставленная цель достигается синтезом сульфида кадмия или его смеси с сульфидами свинца и/или цинка непосредственно в среде эфиров (мет)акриловой кислоты и/или стирола, являющихся основой композиции, взаимодействием трифтор- и/или трихлорацетатов кадмия, свинца, цинка, растворимых в основе композиции, с тиоацетамидом при нагревании в интервале температур 70-90°C в течение 5-20 минут, обеспечивающем концентрацию сульфида кадмия или его смеси с сульфидами свинца и/или цинка в композициях до 0,10 моль/л, и далее, после образования сульфида кадмия или его смеси с сульфидами свинца и/или цинка, введением в композиции одной или нескольких растворимых в эфирах (мет)акриловой кислоты, стироле и их смесях солей лантаноидов трифтор- и/или трихлоруксусной кислоты, одновременно или последовательно, по следующей прописи:This goal is achieved by the synthesis of cadmium sulfide or its mixture with lead and / or zinc sulfides directly in the environment of (meth) acrylic acid and / or styrene ethers, which are the basis of the composition, the interaction of cadmium, lead, zinc trifluoroacetates, soluble in the base compositions with thioacetamide when heated in the temperature range of 70-90 ° C for 5-20 minutes, providing a concentration of cadmium sulfide or its mixture with lead and / or zinc sulfides in the compositions to 0.10 mol / L, and then, after formation cadmium sulfide or a mixture thereof with lead and / or zinc sulfides, the introduction of one or more salts of trifluoro- and / or trichloroacetic acid soluble salts of (meth) acrylic acid, styrene and their mixtures into the composition, simultaneously or sequentially, according to the following formulation:

1. В предварительно очищенном мономере (эфиры (мет)акриловой кислоты и/или стирол), являющемся одновременно реакционной средой и основой композиций, растворяют заданное количество трифтор- и/или трихлорацетата кадмия или его смеси с трифтор- и/или трихлорацетатами свинца и/или цинка.1. In a pre-purified monomer (esters of (meth) acrylic acid and / or styrene), which is both the reaction medium and the base of the compositions, a predetermined amount of cadmium trifluoro and / or trichloroacetate of cadmium or its mixture with lead trifluoro and / or trichloroacetates and / or zinc.

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют тиоацетамид в количестве, необходимом для установления с солями трифтор- и/или трихлоруксусной кислот мольного соотношения, не превышающего 1:1,5.2. Thioacetamide is added to the solution obtained according to claim 1 in the amount necessary to establish a molar ratio of trifluoro- and / or trichloroacetic acid salts of not more than 1: 1.5.

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают в интервале температур 70-90°C в течение 5-20 минут, обеспечивая образование в растворе сульфида кадмия или его смеси с сульфидами свинца и/или цинка.3. The solution obtained according to claim 2 is heated in the temperature range of 70-90 ° C for 5-20 minutes, ensuring the formation of cadmium sulfide or its mixture with lead and / or zinc sulfides in the solution.

4. В раствор, полученный по п. 3, вводят одновременно или последовательно растворы солей трифтор- и/или трихлоруксусной кислот одного или нескольких лантаноидов, до достижения их концентрации в композиции, не превышающей значения 0,2 моль/(л полимеризуемой композиции), перемешивая и нагревая растворы.4. Into the solution obtained according to claim 3, solutions of the salts of trifluoro- and / or trichloroacetic acids of one or more lanthanides are introduced simultaneously or sequentially until their concentration in the composition does not exceed 0.2 mol / (l of the polymerized composition), mixing and heating solutions.

5. В раствор, полученный по п. 4, при необходимости добавляют инициатор полимеризации.5. If necessary, a polymerization initiator is added to the solution obtained according to claim 4.

6. Полученный по п. 5 раствор полимеризуют в блоке одним из известных способов.6. The solution obtained according to claim 5 is polymerized in a block using one of the known methods.

Существенными отличиями предлагаемого решения от прототипа по составу являются: использование в качестве трифтор- и/или трихлорацетатов лантаноидов одной или нескольких солей празеодима(III), европия(III), тербия(III), эрбия(III), иттербия(III) или их смесей с солями неодима(III) и гольмия(III) в концентрации, не превышающей значения 0,2 моль/(л полимеризуемой композиции), что придает полимеризуемым композициям способность избирательно поглощать электромагнитное излучение и люминесцировать в видимой и/или ближней ИК-области электромагнитного спектра; использование в качестве основы композиции стирола или его смесей с эфирами (мет)акриловой кислоты при объемном отношении в смеси стирола к эфирам (мет)акриловой кислоты от 0 до 1.Significant differences in the proposed solution from the prototype in composition are: the use as trifluoro- and / or trichloroacetates of lanthanides of one or more salts of praseodymium (III), europium (III), terbium (III), erbium (III), ytterbium (III), or their mixtures with salts of neodymium (III) and holmium (III) in a concentration not exceeding 0.2 mol / (l of the polymerizable composition), which gives the polymerizable compositions the ability to selectively absorb electromagnetic radiation and luminesce in the visible and / or near infrared region of the electromagnetic spectrum; using, as a basis, the composition of styrene or its mixtures with esters of (meth) acrylic acid with a volume ratio in the mixture of styrene to esters of (meth) acrylic acid from 0 to 1.

Существенными отличиями предлагаемого решения от прототипа по способу являются: введение солей лантаноидов (трифторацетатов и/или трихлорацетатов), растворимых в эфирах (мет)акриловой кислоты, стироле и их смесях, после образования в композициях сульфида кадмия или его смеси с сульфидами свинца и/или цинка. Данное решение обеспечивает композициям предсказуемые состав и спектральные свойства. Вторым принципиальным отличием является использование в процессе синтеза тиоацетамида, а не газообразного сероводорода, что упрощает технологию получения и делает ее более экологичной.Significant differences of the proposed solution from the prototype according to the method are: the introduction of salts of lanthanides (trifluoroacetates and / or trichloroacetates), soluble in esters of (meth) acrylic acid, styrene and their mixtures, after the formation of cadmium sulfide or its mixture with lead sulfides and / or zinc. This solution provides compositions with predictable composition and spectral properties. The second fundamental difference is the use of thioacetamide rather than gaseous hydrogen sulfide in the synthesis process, which simplifies the production technology and makes it more environmentally friendly.

При практической реализации предлагаемого способа используются:In the practical implementation of the proposed method are used:

1) эфиры (мет)акриловой кислоты и/или стирол в качестве основы композиций, одновременно являющиеся реакционной средой, в которой происходит химическая реакция между трифтор- и/или трихлорацетатами кадмия, свинца, цинка и тиоацетамидом с образованием сульфида кадмия или его смеси с сульфидами свинца и/или цинка;1) esters of (meth) acrylic acid and / or styrene as the basis of the compositions, simultaneously being a reaction medium in which a chemical reaction occurs between the cadmium, lead, zinc and thioacetamide trifluoro and / or trichloroacetates with the formation of cadmium sulfide or its mixture with sulfides lead and / or zinc;

2) трифтор- и трихлорацетаты металлов в качестве металлсодержащих соединений, являющихся предшественниками сульфидов кадмия, свинца, цинка или их смеси;2) metal trifluoro- and trichloroacetates as metal-containing compounds that are precursors of cadmium, lead, zinc sulfides or a mixture thereof;

3) тиоацетамид в качестве источника сульфид-ионов;3) thioacetamide as a source of sulfide ions;

4) трифтор- и трихлорацетаты празеодима(III), европия(III), тербия(III), эрбия(III), иттербия(III), неодима(III) и гольмия(III) - в качестве растворимых солей для доставки ионов лантаноидов в композиции, после образования в них сульфидов металлов.4) trifluoro- and trichloroacetates of praseodymium (III), europium (III), terbium (III), erbium (III), ytterbium (III), neodymium (III) and holmium (III) - as soluble salts for the delivery of lanthanide ions to composition, after the formation of metal sulfides in them.

Выбор эфиров (мет)акриловой кислоты и/или стирола в качестве основы составов обусловлен их высокой прозрачностью в оптической области спектра (250-1000 нм). Они являются мономерами наиболее прозрачных полимеров (поли(алкил)акрилаты, полиметилметакрилат, полистирол). В качестве мономера композиции предпочтительнее использовать метилметакрилат. Метилметакрилат и полиметилметакрилат по сравнению с известными оптическими мономерами и полимерами характеризуются наибольшим светопропусканием в оптической области спектра. Применение этих соединений позволяет до минимума уменьшить влияние основы композиций (мономер, полимер) на спектральные свойства в области их прозрачности. Метилметакрилат является коммерчески доступным, технология получения его полимеров хорошо изучена и широко применяется в промышленности. Применение алкилакрилатов и, в частности метилметакрилата, позволяет получать прозрачные металлсодержащие композиции.The choice of esters of (meth) acrylic acid and / or styrene as the basis of the compositions is due to their high transparency in the optical spectral region (250-1000 nm). They are monomers of the most transparent polymers (poly (alkyl) acrylates, polymethyl methacrylate, polystyrene). Methyl methacrylate is preferred as the monomer of the composition. Compared to the known optical monomers and polymers, methyl methacrylate and polymethyl methacrylate are characterized by the highest light transmission in the optical region of the spectrum. The use of these compounds minimizes the effect of the base of the compositions (monomer, polymer) on the spectral properties in the field of their transparency. Methyl methacrylate is commercially available, the technology for producing its polymers is well studied and widely used in industry. The use of alkyl acrylates, and in particular methyl methacrylate, makes it possible to obtain transparent metal-containing compositions.

Использование в качестве металлсодержащих соединений солей трифтор- и/или трихлоруксусной кислот обусловлено их хорошей растворимостью в эфирах (мет)акриловой кислоты, в стироле и в их смесях (Смагин В.П., Майер Р.А., Мокроусов Г.М., Чупахина Р.А. Полимеризуемый состав для получения прозрачных полимерных материалов/ Патент СССР №1806152 A3, опубл. 30.03.93 г., бюл. №12). Выбор трифтор- и/или трихлорацетатов кадмия, свинца и цинка, кроме их хорошей растворимости в малополярных мономерах оптических полимеров, связан с их способностью образовывать сульфиды и сульфидсодержащие композиции, проявляющие широкополосное поглощение электромагнитного излучения в ближней УФ и видимой области спектра (меньше 500 нм) и широкополосную люминесценцию в видимой и ближней ИК-области спектра (больше 550 нм).The use of trifluoro- and / or trichloroacetic acid salts as metal-containing compounds is due to their good solubility in esters of (meth) acrylic acid, in styrene and in their mixtures (Smagin V.P., Mayer R.A., Mokrousov G.M., Chupakhina R.A. Polymerizable composition for the production of transparent polymeric materials / USSR Patent No. 1806152 A3, publ. 03.30.93, bull. No. 12). The choice of cadmium, lead and zinc trifluoro- and / or trichloroacetates, in addition to their good solubility in low-polar monomers of optical polymers, is related to their ability to form sulfides and sulfide-containing compositions exhibiting broadband absorption of electromagnetic radiation in the near UV and visible spectral regions (less than 500 nm) and broadband luminescence in the visible and near infrared spectral regions (greater than 550 nm).

Трифтор- и/или трихлорацетаты лантаноидов за счет хорошей растворимости в органических растворителях обеспечивают доставку и вхождение ионов лантаноидов в композиции в составе этих солей (Смагин В.П. Физико-химические свойства полиметилметакрилата, модифицированного солями редкоземельных элементов // Дисс. … канд. хим. наук. Томск: ТГУ, 1991). Выбор солей празеодима(III), неодима(III), европия(III), тербия(III), гольмия(III), эрбия(III), иттербия(III) или их смесей связан с их способностью проявлять узкополосное поглощение и узкополосную люминесценцию в видимой и ближней ИК-области спектра.Due to their good solubility in organic solvents, trifluoro- and / or trichloroacetates of lanthanides ensure the delivery and entry of lanthanide ions into the composition of these salts (Smagin V.P. Physicochemical Properties of Polymethyl Methacrylate Modified with Rare-Earth Salts // Diss. ... Cand. Chem. Chem. Chem. Science Tomsk: TSU, 1991). The choice of salts of praseodymium (III), neodymium (III), europium (III), terbium (III), holmium (III), erbium (III), ytterbium (III) or their mixtures is related to their ability to exhibit narrow-band absorption and narrow-band luminescence in visible and near infrared.

Выбор тиоацетамида в качестве источника сульфид-ионов обусловлен его технологичностью (не газообразное состояние), растворимостью в эфирах (алкил)акриловых кислот и в стироле, также связан со способностью при взаимодействии с трифтор- и/или трихлорацетатами металлов в среде эфиров (алкил)акриловых кислот и/или стирола при температурах 70-90°C в течение 5-20 минут образовывать устойчивые композиции, содержащие сульфиды металлов в коллоидном состоянии. Коллоидное состояние сульфидов металлов обеспечивает высокую прозрачность металлсодержащим композициям. Тиоацетамид является коммерчески доступным соединением. При температуре окружающей среды находится в твердом агрегатном состоянии. Его применение позволяет получать прозрачные металлсодержащие композиции, проявляющие широкополосное поглощение электромагнитного излучения и широкополосную люминесценцию.The choice of thioacetamide as a source of sulfide ions is due to its manufacturability (non-gaseous state), solubility in esters of (alkyl) acrylic acids and styrene, also associated with the ability to react with metal trifluoro and / or trichloroacetates in ethers (alkyl) acrylic acids and / or styrene at temperatures of 70-90 ° C for 5-20 minutes to form stable compositions containing metal sulfides in a colloidal state. The colloidal state of metal sulfides provides high transparency to metal-containing compositions. Thioacetamide is a commercially available compound. At ambient temperature it is in a solid state of aggregation. Its use allows to obtain transparent metal-containing compositions exhibiting broadband absorption of electromagnetic radiation and broadband luminescence.

Метилметакрилат, растворы в метилметакрилате трифтор- и трихлорацетатов кадмия, свинца, цинка, а также тиоацетамида (ТАА) прозрачны для электромагнитного излучения с длиной волны больше 280 нм. Растворы трифтор- и трихлорацетатов лантаноидов характеризуются узкополосным поглощением видимого излучения.Methyl methacrylate, solutions of cadmium, lead, zinc, and thioacetamide (TAA) trifluoro- and trichloroacetates in methyl methacrylate are transparent to electromagnetic radiation with a wavelength of more than 280 nm. Solutions of trifluoro- and trichloroacetates of lanthanides are characterized by narrow-band absorption of visible radiation.

Примеры заявляемых светопреобразующих металлсодержащих полимерных композиций и практической реализации способа их получения:Examples of the claimed light-converting metal-containing polymer compositions and the practical implementation of the method for their preparation:

Пример 1.Example 1

1. В 9,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0338 г трифторацетата кадмия.1. 0.0338 g of cadmium trifluoroacetate is dissolved in 9.0 ml of pre-purified methyl methacrylate.

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г тиоацетамида, обеспечивающего мольное соотношение с трифторацетатом кадмия 1:1.2. In the solution obtained according to claim 1, add 0.0075 g of thioacetamide, providing a molar ratio with cadmium trifluoroacetate 1: 1.

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, имеющую желтоватый оттенок, в УФ-спектре которой присутствует полоса поглощения в интервале длин волн 300-460 нм.3. The solution obtained according to claim 2, is heated at a temperature of 90 ° C for 20 minutes. Get a transparent metal-containing composition having a yellowish tint, in the UV spectrum of which there is an absorption band in the wavelength range of 300-460 nm.

4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют 1,0 мл метилметакрилата, содержащего 0,246 г трифторацетата европия, обеспечивая его концентрацию в конечном растворе, равную 0,050 моль/л (мольные соотношения (Cd(CF3COO)2:TAA:Eu(CF3COO)3=1:1:5).4. To the solution obtained according to claim 3, add 1.0 ml of methyl methacrylate containing 0.246 g of europium trifluoroacetate, ensuring its concentration in the final solution equal to 0.050 mol / L (molar ratios (Cd (CF 3 COO) 2 : TAA: Eu (CF 3 COO) 3 = 1: 1: 5).

5. В раствор, полученный по п. 4, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера.5. In the solution obtained according to claim 4, benzoyl peroxide is added in an amount of 0.10% by weight of the monomer.

6. Раствор, полученный по п. 5, термически полимеризуют в блоке. Получают прозрачную композицию, имеющую желтоватый оттенок, в стеклообразном состоянии. В УФ-спектре композиции присутствует широкая полоса поглощения в интервале длин волн 300-460 нм. В спектре люминесценции - широкая полоса с максимумом в области 770 нм, характерная для люминесценции CdS, и набор узких полос с максимумами 592 нм, 615 нм и 698 нм, характерных для люминесценции ионов европия(III) (рис. 1). Базовое светопропускание композиции (светопропускание основы) в области больше 500 нм составляет 92%.6. The solution obtained according to claim 5 is thermally polymerized in a block. A clear composition having a yellowish tint is obtained in a glassy state. In the UV spectrum of the composition there is a wide absorption band in the wavelength range of 300-460 nm. The luminescence spectrum includes a broad band with a maximum in the region of 770 nm, characteristic of CdS luminescence, and a set of narrow bands with maximums of 592 nm, 615 nm and 698 nm, characteristic of luminescence of europium (III) ions (Fig. 1). Basic light transmission of the composition (light transmission of the base) in the region of more than 500 nm is 92%.

Пример 2.Example 2

1. В 9,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0338 г трифторацетата кадмия.1. 0.0338 g of cadmium trifluoroacetate is dissolved in 9.0 ml of pre-purified methyl methacrylate.

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г тиоацетамида (1:1).2. In the solution obtained according to claim 1, add 0.0075 g of thioacetamide (1: 1).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, имеющую желтоватый оттенок, в УФ-спектре которой присутствует полоса поглощения в интервале длин волн 300-460 нм.3. The solution obtained according to claim 2, is heated at a temperature of 90 ° C for 20 minutes. Get a transparent metal-containing composition having a yellowish tint, in the UV spectrum of which there is an absorption band in the wavelength range of 300-460 nm.

4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют 1,0 мл метилметакрилата, содержащего 0,250 г трифторацетата тербия, обеспечивая его концентрацию в конечном растворе, равную 0,05 моль/л (Cd(CF3COO)2:TAA:Tb(CF3COO)3=1:1:5).4. To the solution obtained according to claim 3, add 1.0 ml of methyl methacrylate containing 0.250 g of terbium trifluoroacetate, providing its concentration in the final solution of 0.05 mol / l (Cd (CF 3 COO) 2 : TAA: Tb (CF 3 COO) 3 = 1: 1: 5).

5. В композицию, полученную по п. 4, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 6 примера 1 термически полимеризуют в блоке.5. In the composition obtained according to claim 4, benzoyl peroxide is added in an amount of 0.10% by weight of the monomer and according to claim 6 of Example 1, they are thermally polymerized in a block.

Получают прозрачную композицию, имеющую желтоватый оттенок, в стеклообразном состоянии. В УФ-спектре композиции присутствует широкая полоса поглощения в интервале длин волн 300-460 нм. В спектре люминесценции широкая полоса с максимумом в области 770 нм, характерная для сульфида кадмия, и набор узких полос с максимумами 488 нм, 544 нм, 586 нм и 620 нм, характерных для люминесценции ионов тербия(III) (рис. 2). Базовое светопропускание композиции в области больше 500 нм составляет 92%.A clear composition having a yellowish tint is obtained in a glassy state. In the UV spectrum of the composition there is a wide absorption band in the wavelength range of 300-460 nm. In the luminescence spectrum, a broad band with a maximum at 770 nm, characteristic of cadmium sulfide, and a set of narrow bands with maxima of 488 nm, 544 nm, 586 nm and 620 nm, characteristic of the luminescence of terbium (III) ions (Fig. 2). The base transmittance of the composition in the region greater than 500 nm is 92%.

Пример 3.Example 3

1. В 9,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0338 г трифторацетата кадмия.1. 0.0338 g of cadmium trifluoroacetate is dissolved in 9.0 ml of pre-purified methyl methacrylate.

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г тиоацетамида (1:1).2. In the solution obtained according to claim 1, add 0.0075 g of thioacetamide (1: 1).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, имеющую желтоватый оттенок, в УФ-спектре которой присутствует полоса поглощения в интервале длин волн 300-460 нм.3. The solution obtained according to claim 2, is heated at a temperature of 90 ° C for 20 minutes. Get a transparent metal-containing composition having a yellowish tint, in the UV spectrum of which there is an absorption band in the wavelength range of 300-460 nm.

4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют 1,0 мл метилметакрилата, содержащего 0,483 г трифторацетата неодима, обеспечивая его концентрацию в конечном растворе, равную 0,10 моль/л (Cd(CF3COO)2:TAA:Nd(CF3COO)3=1:1:10).4. To the solution obtained according to claim 3, add 1.0 ml of methyl methacrylate containing 0.483 g of neodymium trifluoroacetate, providing its concentration in the final solution equal to 0.10 mol / L (Cd (CF 3 COO) 2 : TAA: Nd (CF 3 COO) 3 = 1: 1: 10).

5. В композицию, полученную по п. 4, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 6 примера 1 термически полимеризуют в блоке.5. In the composition obtained according to claim 4, benzoyl peroxide is added in an amount of 0.10% by weight of the monomer and according to claim 6 of Example 1, they are thermally polymerized in a block.

Получают прозрачную композицию в стеклообразном состоянии, имеющую сиреневый оттенок, характерный для соединений неодима(III). В спектре поглощения композиции присутствует широкая полоса в интервале длин волн 300-460 нм, характерная для поглощения сульфида кадмия, и набор узких полос в видимой области спектра, характерных для поглощения ионов неодима(III) (рис. 3). В спектре люминесценции присутствует широкая полоса с максимумом в области 770 нм, характерная для люминесценции сульфида кадмия, с характерными провалами в области больше 700 нм, соответствующими поглощению ионов неодима(III). Базовое светопропускание композиции (светопропускание основы) в области больше 500 нм составляет 92%.A transparent composition is obtained in a glassy state, having a lilac hue characteristic of neodymium (III) compounds. The absorption spectrum of the composition contains a wide band in the wavelength range of 300–460 nm, characteristic of cadmium sulfide absorption, and a set of narrow bands in the visible region of the spectrum, characteristic of absorption of neodymium (III) ions (Fig. 3). The luminescence spectrum contains a broad band with a maximum in the region of 770 nm, characteristic of the luminescence of cadmium sulfide, with characteristic dips in the region of more than 700 nm, corresponding to the absorption of neodymium (III) ions. Basic light transmission of the composition (light transmission of the base) in the region of more than 500 nm is 92%.

Пример 4.Example 4

1. В 9,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0169 г трифторацетата кадмия.1. 0.0169 g of cadmium trifluoroacetate is dissolved in 9.0 ml of pre-purified methyl methacrylate.

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0037 г тиоацетамида (1:1).2. In the solution obtained according to claim 1, add 0.0037 g of thioacetamide (1: 1).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 80°C в течение 10 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ-спектре которой присутствует полоса поглощения в интервале длин волн 300-450 нм.3. The solution obtained according to claim 2, is heated at a temperature of 80 ° C for 10 minutes. Get a transparent metal-containing composition, in the UV spectrum of which there is an absorption band in the wavelength range of 300-450 nm.

4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют 1,0 мл метилметакрилата, содержащего 0,0483 г трифторацетата неодима, обеспечивая его концентрацию в конечном растворе, равную 0,01 моль/л, и 0,246 г трифторацетата европия, обеспечивая его концентрацию в конечном растворе, равную 0,05 моль/л (Cd(CF3COO)2:TAA:Nd(CF3COO)3:Eu(CF3COO)3=1:1:2:10).4. To the solution obtained according to claim 3, add 1.0 ml of methyl methacrylate containing 0.0483 g of neodymium trifluoroacetate, providing a concentration in the final solution of 0.01 mol / l, and 0.246 g of europium trifluoroacetate, ensuring its concentration in a final solution equal to 0.05 mol / L (Cd (CF 3 COO) 2 : TAA: Nd (CF 3 COO) 3 : Eu (CF 3 COO) 3 = 1: 1: 2: 10).

5. В композицию, полученную по п. 4, добавляют перекись бензоина в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 6 примера 1 термически полимеризуют в блоке.5. In the composition obtained according to claim 4, benzoin peroxide is added in an amount of 0.10% by weight of the monomer and according to claim 6 of Example 1, they are thermally polymerized in a block.

Получают прозрачную композицию в стеклообразном состоянии. В спектре поглощения композиции присутствует широкая полоса поглощения в интервале длин волн 300-450 нм, набор узких полос в видимой области спектра, характерных для поглощения ионов Nd(III). В спектре люминесценции широкая полоса с максимумом в области 770 нм, характерная для сульфида кадмия, и набор узких полос с максимумами 592 нм, 615 нм и 698 нм, характерных для люминесценции ионов Eu(III), с провалами, соответствующими поглощению ионами Nd(III). Базовое светопропускание композиции в области больше 500 нм составляет 92%.A clear composition is obtained in a glassy state. The absorption spectrum of the composition contains a wide absorption band in the wavelength range of 300-450 nm, a set of narrow bands in the visible region of the spectrum, characteristic of the absorption of Nd (III) ions. In the luminescence spectrum, a broad band with a maximum in the region of 770 nm, characteristic of cadmium sulfide, and a set of narrow bands with maxima of 592 nm, 615 nm and 698 nm, characteristic of the luminescence of Eu (III) ions, with dips corresponding to absorption by Nd (III) ions ) The base transmittance of the composition in the region greater than 500 nm is 92%.

Пример 5.Example 5

1. В 9,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0169 г трифторацетата кадмия.1. 0.0169 g of cadmium trifluoroacetate is dissolved in 9.0 ml of pre-purified methyl methacrylate.

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0037 г тиоацетамида (1:1).2. In the solution obtained according to claim 1, add 0.0037 g of thioacetamide (1: 1).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 80°C в течение 10 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ-спектре которой присутствует полоса поглощения в интервале длин волн 300-450 нм.3. The solution obtained according to claim 2, is heated at a temperature of 80 ° C for 10 minutes. Get a transparent metal-containing composition, in the UV spectrum of which there is an absorption band in the wavelength range of 300-450 nm.

4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют 0,5 мл метилметакрилата, содержащего 0,0483 г трифторацетата неодима, обеспечивая его концентрацию в конечном растворе, равную 0,01 моль/л (Cd(CF3COO)2:TAA:Nd(CF3COO)3=1:1:2). Раствор перемешивают и продолжают нагревать в соответствии с п. 3.4. To the solution obtained according to claim 3, add 0.5 ml of methyl methacrylate containing 0.0483 g of neodymium trifluoroacetate, providing its concentration in the final solution of 0.01 mol / L (Cd (CF 3 COO) 2 : TAA : Nd (CF 3 COO) 3 = 1: 1: 2). The solution was stirred and continued to heat in accordance with paragraph 3.

5. В раствор, полученный по п. 4, добавляют 0,5 мл метилметакрилата, содержащего 0,250 г трифторацетата тербия, обеспечивая его концентрацию в конечном растворе, равную 0,05 моль/л (Cd(CF3COO)2:TAA:Nd(CF3COO)3:Tb(CF3COO)3=1:1:2:10).5. To the solution obtained according to claim 4, add 0.5 ml of methyl methacrylate containing 0.250 g of terbium trifluoroacetate, providing its concentration in the final solution of 0.05 mol / L (Cd (CF 3 COO) 2 : TAA: Nd (CF 3 COO) 3: Tb (CF 3 COO) 3 = 1: 1: 2: 10).

6. В композицию, полученную по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 6 примера 1 термически полимеризуют в блоке.6. In the composition obtained according to claim 3, benzoyl peroxide is added in an amount of 0.10% by weight of the monomer and according to claim 6 of Example 1, they are thermally polymerized in a block.

Получают прозрачную композицию в стеклообразном состоянии. В УФ-спектре композиции присутствует широкая полоса поглощения в интервале длин волн 300-450 нм, набор узких полос в видимой области спектра, характерных для поглощения ионов неодима. В спектре люминесценции - широкая полоса с максимумом в области 770 нм, характерная для сульфида кадмия, и набор узких полос с максимумами 488 нм, 544 нм, 586 нм и 620 нм, характерных для люминесценции ионов Tb(III) с провалами, соответствующими поглощению ионами Nd(III). Базовое светопропускание композиции в области больше 500 нм составляет 92%.A clear composition is obtained in a glassy state. The UV spectrum of the composition contains a wide absorption band in the wavelength range of 300-450 nm, a set of narrow bands in the visible region of the spectrum, characteristic of the absorption of neodymium ions. In the luminescence spectrum, there is a broad band with a maximum in the region of 770 nm, characteristic of cadmium sulfide, and a set of narrow bands with maxima of 488 nm, 544 nm, 586 nm and 620 nm, characteristic of the luminescence of Tb (III) ions with dips corresponding to ion absorption Nd (III). The base transmittance of the composition in the region greater than 500 nm is 92%.

Пример 6.Example 6

1. В 9,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0338 г трифторацетата кадмия и 0,0291 г трифторацетата цинка (1:1).1. 0.0338 g of cadmium trifluoroacetate and 0.0291 g of zinc trifluoroacetate (1: 1) are dissolved in 9.0 ml of pre-purified methyl methacrylate.

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г тиоацетамида (1:1:1).2. In the solution obtained according to claim 1, add 0.0075 g of thioacetamide (1: 1: 1).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, имеющую желтоватый оттенок, в УФ-спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-440 нм.3. The solution obtained according to claim 2, is heated at a temperature of 90 ° C for 20 minutes. Get a transparent metal-containing composition having a yellowish tint, in the UV spectrum of which there is absorption in the wavelength range of 300-440 nm.

4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют 1,0 мл метилметакрилата, содержащего 0,246 г трифторацетата европия, обеспечивая его концентрацию в конечном растворе, равную 0,050 моль/л (Cd(CF3COO)2:Zn(CF3COO)2:TAA:Nd(CF3COO)3:Eu(CF3COO)3=1:1:1:5).4. To the solution obtained according to claim 3, add 1.0 ml of methyl methacrylate containing 0.246 g of europium trifluoroacetate, ensuring its concentration in the final solution equal to 0.050 mol / L (Cd (CF 3 COO) 2 : Zn (CF 3 COO ) 2 : TAA: Nd (CF 3 COO) 3 : Eu (CF 3 COO) 3 = 1: 1: 1: 5).

5. В раствор, полученный по п. 4, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 6 примера 1 термически полимеризуют в блоке.5. In the solution obtained according to claim 4, benzoyl peroxide is added in an amount of 0.10% by weight of the monomer and according to claim 6 of Example 1, they are thermally polymerized in a block.

Получают прозрачную композицию в стеклообразном состоянии, в УФ-спектре которой присутствует широкая полоса поглощения в интервале длин волн 300-440 нм. В спектре люминесценции - широкая полоса с максимумом в области 760 нм, характерная для люминесценции CdS, и набор узких полос с максимумами 592 нм, 615 нм и 698 нм, характерных для люминесценции ионов Eu(III). Базовое светопропускание композиции в области больше 500 нм составляет 92%.A transparent composition is obtained in a glassy state, in the UV spectrum of which there is a wide absorption band in the wavelength range of 300-440 nm. In the luminescence spectrum, there is a broad band with a maximum in the region of 760 nm, characteristic of CdS luminescence, and a set of narrow bands with maximums of 592 nm, 615 nm and 698 nm, characteristic of the luminescence of Eu (III) ions. The base transmittance of the composition in the region greater than 500 nm is 92%.

В таблице представлены примеры других заявляемых составов и характеристики их спектрально-люминесцентных свойств. Составы получены в соответствии с заявляемым способом, практическая реализация которого продемонстрирована примерами 1-6.The table shows examples of other claimed compositions and characteristics of their spectral-luminescent properties. The compositions are obtained in accordance with the claimed method, the practical implementation of which is demonstrated by examples 1-6.

Анализ примеров показывает, что способность жидкими и стеклообразными композициями широкополосно поглощать электромагнитное излучение при длинах волн меньше 510 нм и широкополосно люминесцировать при длинах волн больше 550 нм связана с протеканием при нагревании в среде эфиров (мет)акриловых кислот и/или стирола химической реакции между трифтор-, трихлорацетатами кадмия, свинца, цинка и тиоацетамидом с образованием сульфида кадмия или его смеси с сульфидами свинца и/или цинка, находящихся в коллоидном состоянии. Спектры поглощения и люминесценции до отверждения существенно не отличаются от соответствующих спектров композиций в стеклообразном состоянии. Базовое светопропускание композиций (светопропускание основы) при длинах волн больше 500 нм составляет 92% при толщине поглощающего слоя до 5 мм. Нагревание при температуре больше 90°C или меньше 70°C не приводит к желаемому результату. Композиции разрушаются или необходимый продукт реакции не образуется. Нагревание растворов менее 5 и более 20 мин не приводит к желаемому результату. В первом случае необходимый продукт не образуется, во втором случае нагревание является не эффективным или композиции разрушаются. При нагревании растворов, содержащих трифтор- и/или трихлорацетаты кадмия, свинца, цинка и/или тиоацетамид в концентрациях больше 0,10 моль/л, сульфиды металлов выделяются в виде грубодисперсной фазы. Узкополосное поглощение электромагнитного излучения и узкополосная люминесценция в видимой области спектра связаны с введением в состав композиций ионов лантаноидов(III).An analysis of the examples shows that the ability of liquid and glassy compositions to absorb electromagnetic radiation broadband at wavelengths less than 510 nm and broadband luminescence at wavelengths greater than 550 nm is associated with the occurrence of a chemical reaction between trifluoron during the heating of ethers of (meth) acrylic acids and / or styrene -, trichloroacetates of cadmium, lead, zinc and thioacetamide with the formation of cadmium sulfide or its mixture with lead and / or zinc sulfides in a colloidal state. The absorption and luminescence spectra before curing do not significantly differ from the corresponding spectra of the compositions in the glassy state. The basic light transmission of the compositions (light transmission of the base) at wavelengths greater than 500 nm is 92% with an absorbent layer thickness of up to 5 mm. Heating at temperatures greater than 90 ° C or less than 70 ° C does not produce the desired result. The compositions are destroyed or the desired reaction product is not formed. Heating solutions for less than 5 and more than 20 minutes does not lead to the desired result. In the first case, the desired product is not formed, in the second case, the heating is not effective or the composition is destroyed. When heating solutions containing trichloro- and / or trichloroacetates of cadmium, lead, zinc and / or thioacetamide in concentrations of more than 0.10 mol / L, metal sulfides are released in the form of a coarse-dispersed phase. Narrow-band absorption of electromagnetic radiation and narrow-band luminescence in the visible spectral region are associated with the introduction of lanthanide (III) ions into the composition.

Применение для доставки ионов лантаноидов(III) в композиции хорошо растворимых в эфирах (мет)акриловой кислоты, стироле и их смесях солей трифтор- и/или трихлоруксусной кислоты при их одновременном или последовательном введении после образования в композициях сульфида кадмия или его смеси с сульфидами свинца и/или цинка позволило добиться положительного решения, заключающегося в возникновении у композиций селективного поглощения электромагнитного излучения и люминесценции в видимой и ближней ИК-области спектра, связанных с каждым из вводимых в композиции лантаноидов(III). Введение трифтор- и/или трихлорацетатов лантаноидов в композиции одновременно с солями кадмия, свинца, цинка или с их смесями, а также в концентрации больше 0,2 моль/л приводит к исчезновению положительного эффекта или к ухудшению спектрально-люминесцентных свойств и светопропускания композиций.Use for delivery of lanthanide (III) ions in a composition of salts of trifluoro- and / or trichloroacetic acid readily soluble in (meth) acrylic acid esters, styrene and their mixtures upon their simultaneous or sequential administration after the formation of cadmium sulfide or a mixture thereof with lead sulfides in the compositions and / or zinc allowed us to achieve a positive solution, consisting in the appearance in the compositions of selective absorption of electromagnetic radiation and luminescence in the visible and near infrared spectral regions associated with each of Qdim lanthanides in the composition (III). The introduction of trifluoro- and / or trichloroacetates of lanthanides in the composition simultaneously with cadmium, lead, zinc salts or their mixtures, as well as in a concentration of more than 0.2 mol / l, leads to the disappearance of the positive effect or to a decrease in the spectral-luminescent properties and light transmission of the compositions.

Примеры композиций различного состава и его влияния на наблюдаемый эффект представлены в таблице и на рисунках. Анализ результатов подтверждает практическую реализацию заявляемого способа получения и состава светопреобразующих металлсодержащих полимерных композиций. Высокое светопропускание композиций подчеркивает их однородность. Неизменность спектральных свойств в течение длительного времени характеризует стабильность композиций. Возможность получения в стеклообразном состоянии и изготовления из них изделий различной формы и размера подчеркивает их технологичность. Доступность исходных соединений, незначительный расход на единицу продукции, простота заявляемого способа получения, а также совокупность получаемых свойств позволяют использовать прозрачные металлсодержащие полимерные композиции в качестве светопреобразующих материалов в светотехнике, опто- и микроэлектронике.Examples of compositions of different composition and its effect on the observed effect are presented in the table and in the figures. The analysis of the results confirms the practical implementation of the proposed method for the preparation and composition of light-converting metal-containing polymer compositions. High light transmission of compositions emphasizes their uniformity. The constant spectral properties for a long time characterizes the stability of the compositions. The possibility of obtaining in a glassy state and manufacturing from them products of various shapes and sizes emphasizes their manufacturability. The availability of the starting compounds, low consumption per unit of production, the simplicity of the claimed production method, as well as the combination of the obtained properties make it possible to use transparent metal-containing polymer compositions as light-converting materials in lighting engineering, optoelectronics and microelectronics.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (2)

1. Светопреобразующие металлсодержащие полимеризуемые композиции, предназначенные для преобразования электромагнитного излучения, содержащие основу композиции, сульфиды кадмия, свинца, цинка и соли лантаноидов, отличающиеся тем, что содержат одну или несколько солей лантаноидов трифтор- и/или трихлоруксусной кислоты, а именно празеодима(III), европия(III), тербия(III), эрбия(III), иттербия(III) или их смеси с солями неодима(III) и гольмия(III) в количестве, обеспечивающем их концентрацию до 0,20 моль/(л полимеризуемой композиции), в качестве основы композиции используется стирол и/или эфиры (мет)акриловой кислоты, при объемном отношении в смеси стирола к эфирам (мет)акриловой кислоты от 0 до 1.1. Light-converting metal-containing polymerizable compositions intended for the conversion of electromagnetic radiation, containing the basis of the composition, cadmium sulfide, lead, zinc and lanthanide salts, characterized in that they contain one or more salts of trifluoro- and / or trichloroacetic acid lanthanides, namely praseodymium (III ), europium (III), terbium (III), erbium (III), ytterbium (III) or their mixture with salts of neodymium (III) and holmium (III) in an amount ensuring their concentration up to 0.20 mol / (l polymerizable composition), as the basis of compo itsii used styrene and / or esters of (meth) acrylic acid at a volume ratio of a mixture of styrene to esters of (meth) acrylic acid, from 0 to 1. 2. Способ получения светопреобразующих металлсодержащих полимеризуемых композиций для преобразования электромагнитного излучения по п. 1, отличающийся тем, что сульфид кадмия или его смесь с сульфидами свинца и/или цинка получают взаимодействием трифтор- и/или трихлорацетатов кадмия, свинца, цинка с тиоацетамидом, а трифтор- и/или трихлорацетаты лантаноидов вводят в композиции после образования в них сульфида кадмия или его смеси с сульфидами свинца и/или цинка, одновременно или последовательно.2. A method of producing light-converting metal-containing polymerizable compositions for converting electromagnetic radiation according to claim 1, characterized in that cadmium sulfide or a mixture thereof with lead and / or zinc sulfides is obtained by the interaction of trifluoro and / or trichloroacetates of cadmium, lead, zinc with thioacetamide, and lanthanide trifluoro and / or trichloroacetates are introduced into the composition after the formation of cadmium sulfide or a mixture thereof with lead and / or zinc sulfides, simultaneously or sequentially.
RU2015113631A 2015-04-13 2015-04-13 Light-converting metal-containing polymerisable compositions and method for production thereof RU2610614C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015113631A RU2610614C2 (en) 2015-04-13 2015-04-13 Light-converting metal-containing polymerisable compositions and method for production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015113631A RU2610614C2 (en) 2015-04-13 2015-04-13 Light-converting metal-containing polymerisable compositions and method for production thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015113631A RU2015113631A (en) 2016-11-10
RU2610614C2 true RU2610614C2 (en) 2017-02-14

Family

ID=57267714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015113631A RU2610614C2 (en) 2015-04-13 2015-04-13 Light-converting metal-containing polymerisable compositions and method for production thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2610614C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2676202C1 (en) * 2017-12-27 2018-12-26 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Luminescent photopolymer composition for three-dimensional printing and method for production thereof
RU2676986C1 (en) * 2017-11-07 2019-01-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" Light-converting polymeric compositions
RU2747641C1 (en) * 2020-06-16 2021-05-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" Luminescent metal-containing polymer compositions

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107082857B (en) * 2017-06-09 2018-12-28 聊城大学 A kind of cellular porous film of polystyrene-b-Tb complex amphipathic nature block polymer and preparation method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2034896C1 (en) * 1988-03-14 1995-05-10 Томский государственный университет им.В.В.Куйбышева Polymerizing composition for producing of luminescence transparent polymer materials
RU2319728C1 (en) * 2006-06-13 2008-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" Material for light conversion and composition for production thereof
CN101555405A (en) * 2009-02-20 2009-10-14 上海师范大学 Adjustable photochromic phosphor powder, phosphor thin film, preparation method and application thereof
RU2407770C2 (en) * 2007-03-09 2010-12-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "СВЕТ" Light-converting material and composition for producing said material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2034896C1 (en) * 1988-03-14 1995-05-10 Томский государственный университет им.В.В.Куйбышева Polymerizing composition for producing of luminescence transparent polymer materials
RU2319728C1 (en) * 2006-06-13 2008-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" Material for light conversion and composition for production thereof
RU2407770C2 (en) * 2007-03-09 2010-12-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "СВЕТ" Light-converting material and composition for producing said material
CN101555405A (en) * 2009-02-20 2009-10-14 上海师范大学 Adjustable photochromic phosphor powder, phosphor thin film, preparation method and application thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Бирюков А.А. Одностадийный синтез дисперсий и нанокомпозитов CdS/полиакрилат с участием оптического облучения: Дисс. канд. хим. наук., ТГУ, Томск, 2010. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2676986C1 (en) * 2017-11-07 2019-01-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" Light-converting polymeric compositions
RU2676202C1 (en) * 2017-12-27 2018-12-26 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Luminescent photopolymer composition for three-dimensional printing and method for production thereof
RU2747641C1 (en) * 2020-06-16 2021-05-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" Luminescent metal-containing polymer compositions

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015113631A (en) 2016-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2610614C2 (en) Light-converting metal-containing polymerisable compositions and method for production thereof
Yoon et al. Enabling tailorable optical properties and markedly enhanced stability of perovskite quantum dots by permanently ligating with polymer hairs
Gou et al. Lifetime-tunable room-temperature phosphorescence of polyaniline carbon dots in adjustable polymer matrices
Esteves et al. Polymer grafting from CdS quantum dots via AGET ATRP in miniemulsion
Woelfle et al. Transparent and flexible quantum dot–polymer composites using an ionic liquid as compatible polymerization medium
JP6940410B2 (en) Method of addition manufacturing using photoregulated radical polymerization
Kameneva et al. New photoactive hybrid organic–inorganic materials based on titanium-oxo-PHEMA nanocomposites exhibiting mixed valence properties
Smagin et al. Synthesis and absorption and luminescence spectra of poly (methyl methacrylate): Cd (Mn, Pb) S composites
RU2615701C2 (en) Luminescent metal-containing polymerizable compositions and manufacturing methods
Khairy et al. Optical and kinetics of thermal decomposition of PMMA/ZnO nanocomposites
Cui et al. Self-assembly and modified luminescence properties of NaY (MoO 4) 2: Tb 3+, Eu 3+ inverse opals
Pan et al. Strongly luminescent and highly stable core-shell suprastructures from in-situ growth of CsPbBr3 perovskite nanocrystals in multidentate copolymer micelles
Bispo-Jr et al. Red-light-emitting polymer composite based on PVDF membranes and Europium phosphor using Buriti Oil as plasticizer
Lee et al. Highly stretchable white-light electroluminescent devices with gel-type silica-coated all-inorganic perovskite
Shi et al. Solvent-and initiator-free fabrication of efficient and stable perovskite-polystyrene surface-patterned thin films for LED backlights
TWI798382B (en) Bismuth compound, curable composition, and hardened body
RU2561278C1 (en) Method of obtaining transparent metal-containing polymerisable compositions
JP2001512512A (en) (Co) polymer by photopolymerization
TW201510002A (en) Method for producing transparent thin film having high refractive index, and thin film produced by said method
Liu et al. Photofunctional nanocomposites based on the functionalization of metal–organic frameworks by up/down conversion luminescent nanophosphors
Goubard et al. Synthesis and luminescent properties of PEO/lanthanide oxide nanoparticle hybrid films
RU2676986C1 (en) Light-converting polymeric compositions
Zhao et al. Synthesis and Interfacial Properties of Optically‐Active Photonic Nanocomposites with Single Nanoparticle Dispersion at High Solids Loading
RU2677998C1 (en) Luminescent metal containing polymer compositions
RU2747641C1 (en) Luminescent metal-containing polymer compositions

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180414