RU2633539C1 - Светопреобразующая полимерная композиция - Google Patents
Светопреобразующая полимерная композиция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2633539C1 RU2633539C1 RU2016140005A RU2016140005A RU2633539C1 RU 2633539 C1 RU2633539 C1 RU 2633539C1 RU 2016140005 A RU2016140005 A RU 2016140005A RU 2016140005 A RU2016140005 A RU 2016140005A RU 2633539 C1 RU2633539 C1 RU 2633539C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light
- polymer composition
- europium
- phenyl
- converting
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L33/00—Compositions 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
- C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
- C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
- C08L33/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
- C08L33/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
Abstract
Изобретение относится к полимерным композициям на основе термопластичных полимеров, преобразующим УФ-составлящую солнечного или другого источников света в излучение красной области спектра, и может быть использовано в качестве светопреобразующего материала, предназначенного для покрытия сельскохозяйственных парников, теплиц, стен и в других областях. Композиция содержит полиметилметакрилат и активную добавку, в качестве которой используется трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)октан-1,3-дионо]-[2,2'-бипиридин]европия формулы
Технический результат заключается в увеличении интенсивности свечения и увеличении светопропускания полимерной композиции. 1 ил., 2 табл., 16 пр.
Description
Изобретение относится к полимерным композициям на основе термопластичных полимеров, преобразующим УФ-составлящую солнечного или другого источника света в излучение красной области спектра, и может быть использовано в качестве светопреобразующего материала, предназначенного для покрытия сельскохозяйственных парников, теплиц, стен, может использоваться также в других областях.
Известна светопреобразующая полимерная композиция, содержащая термопластичный (со)полимер и активную добавку на основе соединения европия, в качестве активной добавки она содержит смесь органической и/или неорганической соли европия (А) и одного или нескольких соединений (В), выбранных из группы, содержащей азот и/или кислородсодержащие гетероциклы, оксиды азот-, фосфор- и серосодержащих соединений, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
органическая и/или неорганическая соль европия (А) | 0,001 - 10 |
одно или несколько соединений группы (В) | 0,001 - 10 |
термопластичный (со)полимер | остальное |
Полимерная композиция в качестве термопластичного полимера содержит полиэтилен высокого давления или низкой плотности, полипропилен, сополимер этилена и пропилена, сополимер этилена и винилацетата, ацетобутират целлюлозы, полистирол, поливинилхлорид, поликарбонат, полиакрилаты, полиамиды, полиэфиры.
Полимерная композиция в качестве неорганической соли европия содержит нитрат, хлорид, тетрафторборат или тиоцианат европия, гидратированные или безводные.
Полимерная композиция в качестве органической соли европия содержит соединение из ряда солей европия с муравьиной кислотой или ее гомологами до С4 включительно, с трифторуксусной кислотой и ее перфторированными гомологами до С4 включительно, с моно-, ди- и трихлоруксусной кислотами, с нафтил-, фенил- и дифенилуксусными кислотами, с бензойной кислотой и ее замещенными производными, содержащими атом хлора, бензоильную, метокси-, гидрокси- или аминогруппу, с алифатическими насыщенными дикарбоновыми кислотами от С3 до C8 включительно, с алифатическими ненасыщенными моно- и дикарбоновыми кислотами от С3 до С4 включительно, с алифатическими гидроксикислотами от С2 до С6 включительно с одной или двумя гидроксильными группами и содержащими в молекуле от одной до трех гидроксильных групп, с аминокислотами ряда аминоуксусной кислоты, незамещенной или содержащей алкильный фрагмент от С2 до С3 включительно, с нитрилотриуксусной и N,N,N',N'-этилендиаминотетрауксусной кислотами, с поликарбоновыми ароматическими кислотами бензольного ряда, содержащими от двух до четырех карбоксильных групп, с карбоновыми кислотами гетероциклического ряда, а именно моно- и дикарбоновыми кислотам ряда пиридина и монокарбоновыми кислотами ряда пиразина и хинолина.
В качестве соединения из класса азотсодержащих гетероциклов она может содержать соединение из ряда пиразолина, пиридина, пиридазина, хинолина, изохинолина, циннолина, бензохинолина, незамещенных или содержащих от одной до трех метальных групп; из ряда 2,2'- или 4,4'-бипиридина, 2,2'-дипиразина, 2,2'-дипиримидина, 3,3'-дипиридазина, 2,2'-дихинолина или 3,3'-диизохинолина, 4,5-диазафлуорена, 1,10-фенантролина, 2,2': 6'2ʺ-терпиридина, 2,4,6-три (2-пиридил)-1,3,5-триазина, 1,8-нафтиридина, 1,4,5,8-тетраазафенантрена, незамещенных или содержащих один или два атома галогена, нитро-, амино-, гидрокси-, метил-, метокси- и/или фенильную группу, см. RU Патент №2153519, МПК7 С09K 11/06, С08K 5/00, A01N 59/00, A01N 43/00, A01N 3, 2000.
Недостатком этой светопреобразующей полимерной композиции является низкая радиационная устойчивость вследствие деградации под действием УФ-излучения.
Известен светопреобразующий композиционный полимерный материал для парников и теплиц, включающий полимерную матрицу с диспергированным в ней неорганическим красным широкополосным люминофором, состав которого отвечает общей формуле:
Lis(M(1-x)-Eux) 1 MgmAlnSipNq,
где M=Sr, Са, Ва, взятые порознь или совместно, и где значения индексов у элементов, входящих в состав соединения, составляют:
0,045≤s≤0,60,
0,005≤х≤0,12,
0≤m≤0,12,
0≤n≤1,0,
1,0≤p≤2,40,
3,015≤q≤4,20,
с ограничением, что для всех композиций 2,0≤р+n≤2,40 и q≠4.
Концентрация люминофора в полимерной матрице изменяется в интервале 0,05-10,0 мас. %.
В качестве полимерной матрицы используют термопластичный полимер из группы веществ, включающей полиэтилен высокого и низкого давления, линейные полиэтилены низкой плотности, сополиолефины, смеси сополимеров, поливинилхлорид, поликарбонат, метилметакрилат, полистирол, полиэтилентерефталат, силикон. В качестве полимерной матрицы используют также прозрачный, бесцветный, водостойкий, отверждаемый на воздухе полимерный лак из группы алкидно-уретановых, алкидно-пентафталевых, полиуретановых, акриловых или силикон-акриловых соединений, см. RU Патент №2579136, МПК С09K 11/08 (2006.01), C08L 101/00 (2006.01), С08K 3/10 (2006.01), С08K 3/28 (2006.01), С08K 3/34 (2006.01).
Недостатками известного светопреобразующего композиционного полимерного материала являются недостаточное светопропускание в видимой области спектра (89% и меньше), к тому же получение неорганического красного широкополосного люминофора является сложным и трудозатратным.
Известен трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)декан-1,3-дионо]-[1,10-фенантролин] европия следующей формулы
в качестве люминесцентного материала, см. RU Патент №2499022, МПК С09K 11/77 (2006.01), C07F 5/00 (2006.01).
Указанное вещество наиболее близкое по структуре к активной добавке заявленного объекта, однако, оно используется самостоятельно в качестве люминесцентного материала, изделия из указанного материала будут значительно дороже.
Недостатком указанного объекта является то, что при использовании трис[1 -(4-(4-пропилциклогексил)фенил)декан-1,3-дионо]-[1,10-фенантролин]европия в качестве активной добавки в полиметиметакрилате получают пленки с недостаточно высокой светопропускающей способностью. В Таблице 2 приведены для сравнения контрольные примеры 9-16.
Наиболее близкой по технической сущности является светопреобразующая полимерная композиция, содержащая полиметилметакрилат и активную добавку трис[1,3-дифенил-1,3-пропандионо]-[1,10-фенантролином]европия формулы
Светопреобразующая полимерная композиция обладает люминесценцией в красной области видимого спектра и может быть использована в качестве люминесцентного материала в виде пленки, см. журнал Journal of luminescence, V. 110, I. 1, H.-G. Liu и другие, Photoluminescent behaviors of several kinds of europium ternary complexes doped in PMMA, 2004, С. 11-16 и журнал Materials chemistry and physics, V. 82,1. 1, H.-G. Liu и другие, Photoluminescent behaviors of several kinds of europium ternary complexes doped in PMMA, 2003, C. 84-92.
Недостатками известной светопреобразующей полимерной композиции являются недостаточные интенсивность свечения, светопропускание и невысокая радиационная устойчивость, связанная с быстрой деградацией активной добавки под действием УФ-излучения.
Задачей изобретения является увеличение интенсивности свечения и светопропускания полимерной композиции.
Техническая задача решается тем, что светопреобразующая полимерная композиция, содержащая полиметилметакрилат и активную добавку, в качестве активной добавки она содержит трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)октан-1,3-дионо]-[2,2'-бипиридин] европия формулы
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
указанный трис[1-(4-(4-пропилциклогексил) | |
фенил)октан-1,3-дионо]-[2,2'-бипиридин] | |
европия | 2-20 |
полиметилметакрилат | остальное |
хлороформ в соотношении 28-32:1 | |
к суммарной массе полимера |
и активной добавки | сверх | 100 |
Решение технической задачи позволяет увеличить интенсивность свечения до 10 раз и светопропускание полимерной композиции в 4 раза.
Установлено, что фитоактивным действием на растения обладает не весь спектр видимого излучения, а его отдельные участки. В случае зеленых растений излучение в фиолетово-синей области от 410 до 480 нм обладает как субстратным, так и регуляторным воздействием. Излучение в области 600-700 нм (полосы с максимумами при 612, 642, 660 и 700 нм) обладает значительно более ярко выраженным субстратным и регуляторным воздействием, чем в коротковолновой области спектра, а излучение в области 700-750 нм имеет выраженное регуляторное и слабое субстратное действие, см. Ракитин А.В. Действие красного света в смешанном светопотоке на продукционный процесс растений. Автореферат дисс. к.б.н., Томск. 2001; Минич И.Б. Влияние красного люминесцентного излучения на морфогенез и баланс эндогенных гормонов растений. Автореферат дисс. к.б.н., Томск. 2005.
Оптимальное фитоактивное действие по длинам волн зависит от типа растения, но в случае зеленых растений всегда доминирующую роль играет излучение в красной области. Поглощение света в оранжево-красной области, по крайней мере, вдвое эффективнее, чем в сине-фиолетовой, и в 4 раза выше, чем в желто-зеленой области.
В связи с этим основная идея использования в сельском хозяйстве современных светопреобразующих полимерных композиций сводится к коррекции солнечного излучения с целью увеличения доли биостимулирующего красного излучения, поглощение которого зелеными растениями промотирует процессы фотосинтеза.
Характеристика веществ, используемых в заявляемой светопреобразующей полимерной композиции:
Полиметилметакрилат - синтетический виниловый полимер метилметакрилата, термопластичный прозрачный пластик, среднемассовая молекулярная масса составляет порядка 100000. Используется в качестве органического стекла в различных отраслях народного хозяйства, в том числе и сельском хозяйстве, выпускают по ГОСТ 10667-90 «Стекло органическое листовое. Технические условия».
Получение активной добавки:
Трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)октан-1,3-дионо]-[2,2'-бипиридин]европия получают путем взаимодействия 3 молей 1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)октан-1,3-диона с 1 молем 2,2'-бипиридина в присутствии 3 молей гидроксида натрия с 1 молем гексагидрата хлорида европия в 100 миллилитрах этилового спирта. Состав и строение полученного трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)октан-1,3-дионо]-[2,2'- бипиридин]европия подтверждены данными элементного анализа, ИК-спектроскопиеий и масс-спектрометрией. MM m/z: 1334 (М+). Найдено (%): С, 71.17; Н, 8.11; N, 2.09. C79H107EuN2O6. Вычислено (%): С, 71.20; Н, 8.09; N, 2.10. ИК-спектр, ν/cм-1: 411-401 (Eu-O) и 206 (Eu-N).
Используемая активная добавка трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)октан-1,3-дионо]-[2,2'-бипиридин]европия устойчива к УФ излучению солнца, имеет высокий коэффициент пропускания в видимой области спектра, повышенное поглощение в УФ-области света и эффективную люминесценцию в красной области спектра. Химическое строение используемой активной добавки позволяет получать прозрачную светопреобразующую полимерную композицию путем внесения ее в матрицу полиметилметакрилата смешением полиметилметакрилата и указанной активной добавки в растворителе, полимеризацией в блоке, а также смешением полиметилметакрилата и активной добавки в экструдере.
При полимеризации указанных компонентов в блоке или смешении в экструдере получают макроразмерный полимерный материал, а пленочные наноразмерные покрытия получают путем напыления из раствора.
Данное изобретение иллюстрируют следующие примеры конкретного выполнения.
Пример 1
Светопреобразующую полимерную композицию получают путем растворения при перемешивании 98 мас. % полиметилметакрилата и 2 мас. % трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)октан-1,3-дионо]-[2,2'-бипиридин] в хлороформе. Соотношение хлороформа к суммарной массе полимера и активной добавки составляет 28-32:1, соответственно.
Полученную в растворе светопреобразующую полимерную композицию наносят на стеклянную подложку, подложку приводят во вращение со скоростью 1000 об/мин для удаления хлороформа, после чего полученную пленку светопреобразующей полимерной композиции отжигают под вакуумом в 20 мбар при температуре 80°С для удаления остатков растворителя. Толщина пленки светопреобразующей полимерной композиции составляет порядка 200 нанометров, которая обладает интенсивной красной фотолюминесценцией с максимумом на длине волны 613 нм и светопропусканием более 98% в интервале длин волн 400-900 нм. Спектры светопропускания пленок были сняты на спектрофотометре Lambda 35 на кварцевых подложках размером 20×20 мм и толщиной 1 мм при одинаковых режимах съемки. Спектры люминесценции были сняты на спектрофлюориметре Сагу Eclipse.
Примеры 2-8 аналогичны примеру 1, см. Таблицу 1.
Спектр люминесценции пленки светопреобразующей полимерной композиции, содержащей 20 мас. % трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)октан-1,3-дионо]-[2,2'-бипиридин]европия и 80 мас. % полиметилметакрилата, по примеру 8, представленный на фиг. 1, аналогичен для примеров 1-7.
Пленки светопреобразующей полимерной композиции больших размеров получают напылением из раствора с помощью краскопульта.
Данные по составу и характеристикам пленок светопреобразующей полимерной композиции и прототипа приведены в таблице 1.
Из примеров конкретного выполнения видно, что по интенсивности свечения и по светопропусканию заявляемый объект превышает прототип, т.е. интенсивность свечения пленки светопреобразующей полимерной композиции позволяет увеличить до 10 раз и светопропускание полимерной композиции в 4 раза. Приведенные примеры конкретного выполнения позволяют вариацию оптических свойств пленок светопреобразующей полимерной композиции.
В Таблице 2 приведены контрольные примеры светопреобразующей полимерной композиции 9-16, содержащей полиметилметакрилат и активную добавку - трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)декан-1,3-дионо]-[1,10-фенантролин]европия, аналогично, что и по заявленной светопреобразующей полимерной композиции.
Данные по составу и характеристикам контрольного образца приведены в таблице 2.
Как показали исследования, светопреобразующая полимерная композиция (контрольный образец), содержащая полиметилметакрилат и активную добавку - трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)декан-1,3-дионо]-[1,10-фенантролин]европия, обладает более низкой светопропускающей способностью по сравнению с заявленной.
Таким образом, решение технической задачи по сравнению с прототипом позволяет увеличить интенсивность свечения заявленной светопреобразующей полимерной композиции до 10 раз и светопропускание полимерной композиции в 4 раза.
Claims (4)
- Светопреобразующая полимерная композиция, содержащая полиметилметакрилат и активную добавку, отличающаяся тем, что в качестве активной добавки она содержит трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)октан-1,3-дионо]-[2,2'-бипиридин]европия формулы
- при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
трис[1-(4-(4-пропилциклогексил) фенил)октан-1,3-дионо]-[2,2'-бипиридин]европия 2-20 полиметилметакрилат остальное хлороформ в соотношении 28-32:1 к суммарной массе полимера и активной добавки сверх 100 мас.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016140005A RU2633539C1 (ru) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Светопреобразующая полимерная композиция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016140005A RU2633539C1 (ru) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Светопреобразующая полимерная композиция |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2633539C1 true RU2633539C1 (ru) | 2017-10-13 |
Family
ID=60129477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016140005A RU2633539C1 (ru) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Светопреобразующая полимерная композиция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2633539C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH667463A5 (de) * | 1983-10-31 | 1988-10-14 | Inst Obschei I Neoorganichesko | Polymere zusammensetzung. |
RU2407770C2 (ru) * | 2007-03-09 | 2010-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "СВЕТ" | Светопреобразующий материал и композиция для его получения |
RU2499022C1 (ru) * | 2012-05-29 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | Трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)декан-1,3-дионо]-[1,10-фенантролин]европия в качестве люминесцентного материала |
-
2016
- 2016-10-11 RU RU2016140005A patent/RU2633539C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH667463A5 (de) * | 1983-10-31 | 1988-10-14 | Inst Obschei I Neoorganichesko | Polymere zusammensetzung. |
RU2407770C2 (ru) * | 2007-03-09 | 2010-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "СВЕТ" | Светопреобразующий материал и композиция для его получения |
RU2499022C1 (ru) * | 2012-05-29 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | Трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)декан-1,3-дионо]-[1,10-фенантролин]европия в качестве люминесцентного материала |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Hong-Guo Liu at al., Journal of Luminescence, Photoluminescent behaviors of several kinnds of europium ternary complexes doped in PMMA, 2004. Hong-Guo Liu at al., Materials Chemistry and Physics, Different photoluminescent properties of bimary and ternary europium chelates doped in PMMA, 2003. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6731855B2 (ja) | 金属有機構造体(mof)黄色蛍光体およびその白色発光素子における応用 | |
Kai et al. | Intermolecular energy transfer and photostability of luminescence-tuneable multicolour PMMA films doped with lanthanide–β-diketonate complexes | |
US20140171600A1 (en) | Rare-earth complex polymer and plastic molded product | |
US8968875B2 (en) | Eyewear including nitrophenyl functionalized boron pyrromethene dye for neutralizing laser threat | |
WO2004044090A1 (fr) | Materiau transformant la lumiere comprenant comme additif un silicate de baryum et de magnesium | |
Achelle et al. | Protonable pyrimidine derivative for white light emission | |
RU2633539C1 (ru) | Светопреобразующая полимерная композиция | |
RU2499022C1 (ru) | Трис[1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)декан-1,3-дионо]-[1,10-фенантролин]европия в качестве люминесцентного материала | |
US3398099A (en) | Fluorescent europium chelates | |
WO2004041963A1 (fr) | Silicate de baryum et de magnesium dope par du praseodyme, son utilisation en luminescence et comme additif anti-uv et dans des materiaux transformant la lumiere | |
Beverina et al. | Perfluorinated nitrosopyrazolone-based erbium chelates: a new efficient solution processable NIR emitter | |
DE112012002280B4 (de) | Phosphoreszierendes Material, dessen Herstellung und Verwendung | |
CN1132219A (zh) | 优良耐气候性的农业用荧光薄膜 | |
CN1307070A (zh) | 一种农用塑料棚膜 | |
US5958294A (en) | Polymer composition for the production of films used in agriculture | |
JP5669177B2 (ja) | EuIII錯塩及びそれを用いた発光素子、並びに発光増強剤 | |
RU2036217C1 (ru) | Полимерная композиция для получения пленки | |
US3484380A (en) | Fluorescent europium chelates with tetradentate ligands | |
WO2004052979A1 (en) | A thermoplastic light-transforming copolymer composition useful for shifting of ultraviolet radiation into red spectral region and a method for production thereof | |
Deichmann et al. | Photo-and electroluminescent behavior of Eu3+ ions in blends with poly (vinyl-carbazole) | |
RU2132346C1 (ru) | Полимерная композиция для получения пленок | |
Yawalkar et al. | Synthesis of Tb0. 7Eu0. 3 (acac) 3 phen organic polymer complex for display devices | |
KR100983602B1 (ko) | 광 변환 농업용 그린하우스 필름을 제조하기 위한 고분자 조성물과 이를 이용한 그린하우스 필름의 제조방법과 그 그린하우스 필름 | |
KR100893003B1 (ko) | 농업용 고분자 필름을 제조하기 위한 고분자 조성물, 이를이용한 필름의 제조방법과 그 필름 | |
KR100223124B1 (ko) | 농업용 폴리머 필름 및 그 생산방법 |