RU2677998C1 - Люминесцирующие металлсодержащие полимерные композиции - Google Patents

Люминесцирующие металлсодержащие полимерные композиции Download PDF

Info

Publication number
RU2677998C1
RU2677998C1 RU2017140023A RU2017140023A RU2677998C1 RU 2677998 C1 RU2677998 C1 RU 2677998C1 RU 2017140023 A RU2017140023 A RU 2017140023A RU 2017140023 A RU2017140023 A RU 2017140023A RU 2677998 C1 RU2677998 C1 RU 2677998C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compositions
mol
composition
zinc
obtained according
Prior art date
Application number
RU2017140023A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Петрович Смагин
Нина Степановна Еремина
Александр Петрович Худяков
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего 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 образования "Алтайский государственный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет"
Priority to RU2017140023A priority Critical patent/RU2677998C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2677998C1 publication Critical patent/RU2677998C1/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/10Metal compounds
    • C08K3/105Compounds containing metals of Groups 1 to 3 or of Groups 11 to 13 of the Periodic Table
    • 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
    • C09K11/58Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing copper, silver or gold

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к химии и технологии материалов, преобразующих электромагнитное излучение, которые могут быть использованы для светотехники, опто- и микроэлектроники. Люминесцирующая композиция на основе эфиров (мет)акриловой кислоты содержит сульфид цинка и ионы меди в концентрации от 0,00010 до 0,010 моль/(л полимеризуемой композиции). Изобретение обеспечивает получение оптически прозрачного материала, люминесцирующего в области 400-550 нм с максимумом в области синего спектрального диапазона. 1 ил.

Description

Изобретение относится к химии и технологии материалов, преобразующих электромагнитное излучение. Оно используется для получения оптически прозрачных люминесцирующих металлсодержащих полимерных композиций для светотехники, опто- и микроэлектроники.
Известны (Аналог 1) композиции на основе полимеров акрилового ряда, стирола и его производных, содержащие галогенацетаты металлов и органические гетероциклические соединения в качестве фотоактивных добавок (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.). Композиции получают растворением солей галогенуксусных кислот s-, р-, d- и f-металлов Периодической системы Д.И. Менделеева или их смеси в мономерах акрилового ряда, стироле и его производных, или в смеси мономеров. После полимеризации мономеров образуются прозрачные металлсодержащие полимерные композиции, преобразующие электромагнитное излучение. В процессе синтеза взаимодействие солей металлов с фотоактивными добавками, в том числе с серосодержащими органическими соединениями, проводят при комнатной температуре. Оно ограничивается комплексообразованием. Композиции не люминесцируют в спектральном диапазоне 400-550 нм, так как при данных условиях синтеза сульфиды цинка и меди не образуются. Следовательно, их нет в составе полимерных композиций.
Известны композиции (Аналог 2) на основе полиметилметакрилата, содержащие сульфиды кадмия, свинца и цинка (Смагин В.П., Еремина Н.С., Давыдов Д.А., Назарова К.В., Мокроусов Г.М. Фотолюминесценция сульфида кадмия в композициях на основе полиметилметакрилата // Неорганические материалы. 2016. Т. 52. №6. С. 664-671). Композиции получены взаимодействием трифторацетатов металлов с тиоацетамидом в метилметакрилате. Отверждение композиций проведено радикальной полимеризацией метилметакрилата в блоке. Композиции поглощают электромагнитное излучение видимой области спектра и люминесцируют в спектральном диапазоне >600 нм.
Композиции (Аналога 2) не люминесцируют в спектральном диапазоне 400-550 нм. Это объясняется отсутствием в их составе ионов меди, выступающих в качестве компонента, легирующего ZnS, придающего способность композициям люминесцировать в данном спектральном диапазоне. Наличие в составе композиции сульфидов кадмия и свинца усложняет цвет свечения композиций за счет характерной для них люминесценции в спектральном диапазоне >600 нм.
Известны композиции (Аналог 3) на основе полиметилметакрилата и/или полистирола, содержащие сульфиды кадмия, свинца и цинка, ионы лантаноидов, а также фотоактивные добавки (2,2'-дипиридил, 1,10-фенантролин), являющиеся сенсибилизаторами люминесценции лантаноидов (Смагин В.П., Исаева А.А. Светопреобразующие металлсодержащие полимерные композиции и способ их получения. Патент РФ №2610614 С2, опубл. 14.02.2017. Бюл. №5; Смагин В.П., Исаева А.А., Еремина Н.С. Люминесцирующие металлсодержащие полимеризуемые композиции и способ их получения. Патент РФ №2615701, опубл. 06.04.2017. Бюл. №10). Композиции получены взаимодействием трифторацетатов кадмия, свинца, цинка с тиоацетамидом в среде метилметакрилата. Последующим введением в их состав трифторацетатов лантаноидов и, при необходимости, одновременным с трифторацетатами лантаноидов или последующим введением 2,2'-дипиридила и/или 1,10-фенантролина для увеличения интенсивности люминесценции лантаноидов. Отверждение композиций до стеклообразного состояния проводят радикальной полимеризацией метилметакрилата в блоке.
Недостатком данных композиций (Аналог 3), как и композиций аналога 2, является отсутствие в их составе ионов меди, легирующих сульфид цинка. Следовательно, композиции не способны проявлять люминесценцию в спектральной области 400-550 нм, которая характерна для сульфида цинка, легированного ионами меди. Также, их недостатком является сложность состава, приводящая к уменьшению светопропускания в видимой области спектра, включая область 400-550 нм.
Известны композиции (Прототип) на основе полистирола и/или полимеров эфиров (мет)акриловой кислоты, содержащие сульфиды кадмия, свинца и цинка (Смагин В.П., Давыдов Д.А., Унжакова Н.М. Способ получения прозрачных металлсодержащих полимеризуемых композиций. Патент РФ №2561278 С1. Опубл. 27.08.2015. Бюл. №24). Композиции получены взаимодействием растворимых солей металлов или их смесей с органическими серосодержащими соединениями, взятых в мольных соотношениях, не превышающих 1:1,5, в среде стирола и/или эфиров (мет)акриловой кислоты при мольном отношении в смеси стирола к эфирам (мет)акриловой кислоты от 0 до 1, при нагревании в интервале температур 70-90°С в течение 5-20 минут. В качестве растворимых солей металлов для проведения синтеза взяты соли тригалогенуксусных кислот, из которых преимущественно используются соли трифторуксусной и/или трихлоруксусной кислот. В качестве органических серосодержащих соединений преимущественно применяется тиоацетамид. В результате проведения синтеза в указанных условиях образуются полимеризуемые композиции содержащие сульфиды кадмия, свинца и цинка. Отверждение композиций проведено радикальной полимеризацией стирола и/или эфиров (мет)акриловой кислоты в блоке.
Недостатком композиций является то, что они не люминесцируют в спектральном диапазоне 400-550 нм. Также недостатком является сложность состава композиций. Нахождение в составе композиций сульфидов кадмия и свинца приводит к возникновению характерной для них люминесценции в спектральном диапазоне >600 нм. Это усложняет цвет свечения композиций.
Целью настоящего изобретения является разработка оптически прозрачных металлсодержащих полимерных композиций, люминесцирующих в интервале длин волн 400-550 нм с максимумом люминесценции в области синего спектрального диапазона. Поставленная цель достигается тем, что в качестве основы композиций используются полимеры эфиров (мет)акриловой кислоты (полиалкил(мет)акрилаты), а в качестве люминесцирующего компонента сульфид цинка, легированный ионами меди.
Синтез сульфида цинка, легированного ионами меди, проводится непосредственно в среде мономера - эфира (мет)акриловой кислоты или их смеси, взаимодействием трифторацетатов и/или трихлорацетатов цинка и меди с тиоацетамидом при нагревании в интервале температур 70-90°С в течение 5-20 минут. Концентрация сульфида цинка в полимеризуемой смеси не должна превышать 0,10 моль/л, а концентрация ионов меди находиться в интервале от 0,00010 моль/л до 0,010 моль/л. Отверждение композиций проводится полимеризацией мономера в блоке одним из известных способов.
Синтез композиций проводится по следующей прописи:
1. В предварительно очищенном мономере - эфире (мет)акриловой кислоты или их смеси, являющимся одновременно реакционной средой синтеза легированного ионами меди сульфида цинка и предшественником основы стеклообразной композиции (полиалкил(мет)такрилата), растворяют заданное количество трифторацетата и/или трихлорацетата цинка и меди.
2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют тиоацетамид (ТАА) в мольном соотношении Zn : TAA непревышающем 1:1,5.
3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают в интервале температур 70-90°С в течение 5-20 минут, обеспечивая образование в растворе сульфида цинка, легированного ионами меди.
4. В раствор, полученный по п. 3, при необходимости, добавляют инициатор полимеризации.
5. Полученный по п. 4 раствор переводят в стеклообразное состояние полимеризацией мономера в блоке одним из известных способов.
Существенными отличиями предлагаемого решения от Прототипа являются:
- Присутствие в составе композиций ионов меди, которые выступают в качестве компонента, легирующего сульфид цинка, обеспечивающего люминесценцию в диапазоне длин волн 400-550 нм с максимумом полосы в синей области спектра.
- Отсутствие в составе композиций сульфидов кадмия и свинца с характерной для них люминесценцией в спектральной области >600 нм, отрицательно влияющей на цвет люминесцентного свечения.
Для получения композиций используются.
а). Эфиры (мет)акриловой кислоты в качестве основы жидкой композиций. Одновременно они являются реакционной средой, в которой происходит химическая реакция между трифторацетатами и/или трихлорацетатами цинка, меди и тиоацетамидом с образованием легированного ионами меди сульфида цинка, а также предшественником основы стеклообразной композиции, которая образуется при полимеризации эфиров (мет)акриловой кислоты в блоке одним из известных способов. Выбор эфиров (мет)акриловой кислоты в качестве основы жидких композиций обусловлен их высокой прозрачностью в оптической области спектра (250-1000 нм). Они являются мономерами наиболее прозрачных полимеров (полиалкил(мет)акрилаты). В качестве мономера предпочтительнее использовать метилметакрилат. Метилметакрилат и получаемый при его полимеризации полимер - 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 (мономер, полимер) на спектральные свойства в области прозрачности композиций. Метилметакрилат является коммерчески доступным, технология получения его полимеров хорошо изучена и широко применяется в промышленности. Применение алкил(мет)акрилатов и, в частности метилметакрилата, позволяет получать прозрачные в оптической области спектра люминесцирующие металлсодержащие композиции.
б). Трифторацетат и/или трихлорацетат цинка являются предшественниками сульфида цинка. Трифторацетат и/или трихлорацетат меди обеспечивают доставку ионов меди в реакционную смесь и легирование образующегося в растворе сульфида цинка. Использование в качестве металлсодержащих соединений солей трифторуксусной и трихлоруксусной кислот обусловлено их хорошей растворимостью в эфирах (мет)акриловой кислоты (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.). Предпочтительнее использовать трифторацетаты металлов. Они характеризуются большей растворимостью в эфирах (мет)акриловых кислот. Трифторуксусная кислота, в отличие от других тригалогенуксусных кислот, при нормальных условиях находится в жидком агрегатном состоянии, что облегчает синтез солей. Выбор солей цинка и меди, кроме их хорошей растворимости в эфирах (мет)акриловой кислоты, связан с их способностью образовывать сульфиды и сульфид-содержащие композиции, люминесцирующие в диапазоне длин волн 400-550 нм с максимумом в синей области спектра.
в). Тиоацетамид в качестве источника сульфид-ионов. Выбор тиоацетамида в качестве источника сульфид-ионов обусловлен его технологичностью (не газообразное состояние), растворимостью в эфирах (мет)криловых кислот, способностью при взаимодействии с трифторацетатами и трихлорацетатами металлов в среде эфиров (мет)акриловых кислот при нагревании образовывать устойчивые композиции, содержащие сульфиды металлов. Тиоацетамид является коммерчески доступным соединением. При температуре окружающей среды находится в твердом агрегатном состоянии. Его применение позволяет получать оптически прозрачные люминесцирующие металлсодержащие полимерные композиции.
Примеры заявляемых люминесцирующих металлсодержащих полимерных композиций с описанием способа их получения:
Пример 1.
1. B 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0291 г (0,010 моль/л) трифторацетата цинка и 0,00029 г (0,00010 моль/л) трифторацетата меди, обеспечивая мольное соотношение Zn : Cu=1: 0,01.
2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г (0,010 моль/л) тиоацетамида, обеспечивающего мольное соотношение с трифторацетатом цинка 1:1.
3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут.
4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют перекись бензоина в количестве 0,10% от массы мономера.
5. Раствор, полученный по п. 4, подвергают термической полимеризации в блоке при температуре 60-70°С в течение 24 часов.
Получают люминесцирующую металлсодержащую полимерную композицию состава ПММА/ZnS : Cu в стеклообразном состоянии. В спектре люминесценции композиции присутствует спектральная полоса в интервале длин волн 400-550 нм с максимумом в синей области спектра (фиг. 1, спектр 1). Светопропускание композиции при длинах волн >400 нм достигает 90-92%.
Пример 2.
1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0291 г (0,010 моль/л) трифторацетата цинка и 0,0029 г (0,0010 моль/л) трифторацетата меди, обеспечивая мольное соотношение Zn : Cu=1:0,1.
2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г (0,010 моль/л) тиоацетамида, обеспечивающего мольное соотношение с трифторацетатом цинка 1:1.
3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут.
4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера.
5. Раствор, полученный по п. 4, раствор подвергают термической полимеризации в блоке при температуре 60-70°С в течение 24 часов.
Получают люминесцирующую металлсодержащую полимерную композицию состава ПММА/ZnS : Cu в стеклообразном состоянии. В спектре люминесценции композиции присутствует спектральная полоса в интервале длин волн 400-550 нм с максимумом в синей области спектра (фиг. 1, спектр 2). Светопропускание композиции при длинах волн >400 нм достигает 90-92%.
Пример 3.
1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0291 г (0,010 моль/л) трифторацетата цинка и 0,0290 г (0,010 моль/л) трифторацетата меди, обеспечивая мольное соотношение Zn : Cu=1:1.
2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г (0,010 моль/л) тиоацетамида, обеспечивающего мольное соотношение с трифторацетатом цинка 1:1.
3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут.
4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют перекись бензоина в количестве 0,10% от массы мономера.
5. Раствор, полученный по п. 4, подвергают термической полимеризации в блоке при температуре 60-70°C в течение 24 часов.
Получают люминесцирующую металлсодержащую полимерную композицию состава ПММА/ZnS : Cu в стеклообразном состоянии. В спектре люминесценции композиции присутствует спектральная полоса в интервале длин волн 400-550 нм с максимумом в синей области спектра (фиг. 1, спектр 3). Светопропускание композиции при длинах волн >400 нм достигает 90-92%.
Пример 4.
1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,291 г (0,10 моль/л) трифторацетата цинка и 0,0029 г (0,0010 моль/л) трифторацетата меди, обеспечивая мольное соотношение Zn : Cu=1:0,01.
2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,075 г (0,10 моль/л) тиоацетамида, обеспечивающего мольное соотношение с трифторацетатом цинка 1:1.
3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут.
4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера.
5. Раствор, полученный по п. 4, подвергают термической полимеризации в блоке при температуре 60-70°C в течение 24 часов.
Получают люминесцирующую металлсодержащую полимерную композицию состава ПММА/ZnS : Cu в стеклообразном состоянии. В спектре люминесценции композиции присутствует спектральная полоса в интервале длин волн 400-550 нм с максимумом в синей области спектра. Светопропускание композиции при длинах волн >400 нм достигает 90-92%.
Пример 5.
1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0291 г (0,010 моль/л) трифторацетата цинка и 0,0029 г (0,0010 моль/л) трифторацетата меди, обеспечивая мольное соотношение Zn : Cu=1:0,1.
2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0113 г (0,015 моль/л) (тиоацетамида, обеспечивающего мольное соотношение с трифторацетатом цинка 1:1,5.
3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут.
4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера.
5. Раствор, полученный по п. 4, подвергают термической полимеризации в блоке при температуре 60-70°C в течение 24 часов.
Получают люминесцирующую металлсодержащую полимерную композицию состава ПММА/ZnS : Cu в стеклообразном состоянии. В спектре люминесценции композиции присутствует спектральная полоса в интервале длин волн 400-550 нм с максимумом в синей области спектра (фиг. 1, спектр 4). Светопропускание композиции при длинах волн >400 нм достигает 90-92%.
Пример 6.
1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0291 г (0,010 моль/л) трифторацетата цинка и 0,0015 г (0,00050 моль/л) трифторацетата меди, обеспечивая мольное соотношение Zn : Cu=1:0,05.
2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г (0,010 моль/л) тиоацетамида, обеспечивающего мольное соотношение с трифторацетатом цинка 1:1.
3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают при температуре 70°С в течение 5 минут.
4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера.
5. Раствор, полученный по п. 4, подвергают термической полимеризации в блоке при температуре 60-70°C в течение 24 часов.
Получают люминесцирующую металлсодержащую полимерную композицию состава ПММА/ZnS : Cu в стеклообразном состоянии. В спектре люминесценции композиции присутствует спектральная полоса в интервале длин волн 400-550 нм с максимумом в синей области спектра. Светопропускание композиции при длинах волн >400 нм достигает 90-92%.
Пример 7.
1. В 10,0 мл предварительно очищенного этилметакрилата растворяют 0,0291 г (0,010 моль/л) трифторацетата цинка и 0,0029 г (0,0010 моль/л) трифторацетата меди, обеспечивая мольное соотношение Zn : Cu=1:0,1.
2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г (0,010 моль/л) тиоацетамида, обеспечивающего мольное соотношение с трифторацетатом цинка 1:1.
3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут.
4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера.
5. Раствор, полученный по п. 4, подвергают термической полимеризации в блоке при температуре 60-70°C в течение 24 часов.
Получают люминесцирующую металлсодержащую полимерную композицию состава ПММА/ZnS : Cu в стеклообразном состоянии. В спектре люминесценции композиции присутствует спектральная полоса в интервале длин волн 400-550 нм с максимумом в синей области спектра. Светопропускание композиции при длинах волн >400 нм достигает 90-92%.
Пример 8.
1. В 10,0 мл смеси, состоящей из 5,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата и 5,0 мл предварительно очищенного этилакрилата, растворяют 0,0291 г (0,010 моль/л) трифторацетата цинка и 0,0029 г (0,0010 моль/л) трифторацетата меди, обеспечивая мольное соотношение Zn : Cu=1:0,1.
2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г (0,010 моль/л) тиоацетамида, обеспечивающего мольное соотношение с трифторацетатом цинка 1:1.
3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут.
4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера.
5. Раствор, полученный по п. 4, подвергают термической полимеризации в блоке при температуре 60-70°C в течение 24 часов.
Получают люминесцирующую металлсодержащую полимерную композицию состава ПММА/ZnS : Cu в стеклообразном состоянии. В спектре люминесценции композиции присутствует спектральная полоса в интервале длин волн 400-550 нм с максимумом в синей области спектра. Светопропускание композиции при длинах волн >400 нм достигает 90-92%.
Пример 9.
1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0390 г (0,010 моль/л) трихлорацетата цинка и 0,0039 г (0,0010 моль/л) трихлорацетата меди, обеспечивая мольное соотношение Zn : Cu=1:0,1.
2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г (0,010 моль/л) тиоацетамида, обеспечивающего мольное соотношение с трихлорацетатом цинка 1:1.
3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут.
4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера.
5. Раствор, полученный по п. 4, подвергают термической полимеризации в блоке при температуре 60-70°C в течение 24 часов.
Получают люминесцирующую металлсодержащую полимерную композицию состава ПММА/ZnS : Cu в стеклообразном состоянии. В спектре люминесценции композиции присутствует спектральная полоса в интервале длин волн 400-550 нм с максимумом в синей области спектра. Светопропускание композиции при длинах волн >400 нм достигает 90-92%.
Пример 10.
1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0291 г (0,010 моль/л) трифторацетата цинка и 0,0039 г (0,0010 моль/л) трихлорацетата меди, обеспечивая мольное соотношение Zn : Cu=1:0,1.
2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г (0,010 моль/л) тиоацетамида, обеспечивающего мольное соотношение с трифторацетатом цинка 1:1.
3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут.
4. В раствор, полученный по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера.
5. Раствор, полученный по п. 4, подвергают термической полимеризации в блоке при температуре 60-70°C в течение 24 часов.
Получают люминесцирующую металлсодержащую полимерную композицию состава ПММА/ZnS : Cu в стеклообразном состоянии. В спектре люминесценции композиции присутствует спектральная полоса в интервале длин волн 400-550 нм с максимумом в синей области спектра. Светопропускание композиции при длинах волн >400 нм достигает 90-92%.
Анализ примеров показывает, что люминесцирующие металлсодержащие оптически прозрачные полимерные композиции образуются после введения в мономеры оптических полимеров (эфиры (мет)акриловых кислот, предпочтительнее метилметакрилат) трифтор- и/или трихлорацетатов цинка и меди (предпочтительнее трифторацетатов цинка и меди), а также тиоацетамида в качестве источника сульфид-ионов. При этом, концентрация трифтор- и/или трихлорацетата цинка в полимеризуемой смеси не должна превышать 0,10 моль/л, концентрация трифтор- и/или трихлорацетата меди должна находиться в интервале от 0,00010 моль/л до 0,010 моль/л. Мольное соотношение трифтор- и/или трихлорацетата цинка и тиоацетамида в растворе не должно превышать 1:1,5. Далее, проведение химической реакции между трифтор- и/или трихлорацетатами металлов и тиоацетамидом в растворе при температуре 70-90°C в течение 5-20 минут и отверждение растворов полимеризацией эфиров (мет)акриловых кислот в блоке одним из известных способов. В итоге, образуются стеклообразные полимерные композиции. Светопропускание композиций при длинах волн >400 нм достигает 90-92% при их толщине до 5 мм. Способность композиций люминесцировать в интервале длин волн 400-550 нм с максимумом в синей области спектра (фиг. 1, 434-450 нм) связана с протеканием в среде эфиров (мет)акриловых кислот при нагревании химической реакции между трифтор- и/или трихлорацетатами металлов и тиоацетамидом с образованием легированного ионами меди сульфида цинка, находящегося после отверждения растворов в стеклообразной полимерной матрице. Нагревание при температуре больше 90°C или меньше 70°C не приводит к желаемому результату. Композиции разрушаются или люминесцирующий продукт реакции не образуется. Нагревание растворов менее 5 и более 20 мин не приводит к желаемому результату. В первом случае люминесцирующий продукт не образуется, во втором случае нагревание является не эффективным или композиции разрушаются. При нагревании растворов, содержащих трифтор- и/или трихлорацетат цинка в концентрации больше 0,10 моль/л и при мольном соотношении Zn : TAA>1:1,5, сульфид цинка выделяется в виде грубодисперсной фазы. При содержании трифтор- и/или трихлорацетата меди в концентрации меньше 0,00010 моль/л заявляемый результат не проявляется, при его содержании больше 0,010 моль/л легирование сульфида цинка не происходит, сульфид меди выделяется в виде грубодисперсной фазы.
Таким образом, при использовании трифтор- и/или трихлорацетатов цинка, меди и тиоацетамида в заявляемом концентрационном диапазоне и мольных отношениях для приготовления растворов, проведения синтеза в соответствии с приведенной прописью, образуются прозрачные металлсодержащие полимерные композиции, люминесцирующие в спектральном диапазоне 400-550 нм с максимумом в синей области спектра (фиг. 1). Высокое светопропускание композиций подчеркивает их однородность. Неизменность спектральных свойств в течение длительного времени характеризует их стабильность. 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 способа получения, а также совокупность получаемых свойств позволяет использовать металлсодержащие полимерные композиции для изготовления люминесцирующих прозрачных полимерных материалов для светотехники, опто- и микроэлектроники.

Claims (1)

  1. Люминесцирующая металлсодержащая полимерная композиция, предназначенная для преобразования электромагнитного излучения, на основе эфиров (мет)акриловой кислоты и сульфида цинка, отличающаяся тем, что содержит ионы меди в концентрации от 0,00010 моль/(л полимеризуемой композиции) до 0,010 моль/(л полимеризуемой композиции).
RU2017140023A 2017-11-03 2017-11-03 Люминесцирующие металлсодержащие полимерные композиции RU2677998C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017140023A RU2677998C1 (ru) 2017-11-03 2017-11-03 Люминесцирующие металлсодержащие полимерные композиции

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017140023A RU2677998C1 (ru) 2017-11-03 2017-11-03 Люминесцирующие металлсодержащие полимерные композиции

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2677998C1 true RU2677998C1 (ru) 2019-01-22

Family

ID=65085067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017140023A RU2677998C1 (ru) 2017-11-03 2017-11-03 Люминесцирующие металлсодержащие полимерные композиции

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2677998C1 (ru)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2561278C1 (ru) * 2014-07-07 2015-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" Способ получения прозрачных металлсодержащих полимеризуемых композиций
RU2615701C2 (ru) * 2015-09-30 2017-04-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" Люминесцирующие металлсодержащие полимеризуемые композиции и способ их получения

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2561278C1 (ru) * 2014-07-07 2015-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" Способ получения прозрачных металлсодержащих полимеризуемых композиций
RU2615701C2 (ru) * 2015-09-30 2017-04-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" Люминесцирующие металлсодержащие полимеризуемые композиции и способ их получения

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
М.М. Сычев, Влияние концентрации меди и обработки ZnS на характеристики синтезированных электролюминофоров ZnS : Cu,Cl, Физика и техника полупроводников, 2012, том 46, вып. 5, стр. 714-718. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Efremova et al. Photoluminescent materials based on PMMA and a highly-emissive octahedral molybdenum metal cluster complex
NL8004876A (nl) Organische zeldzame aardmetaalzoutfosfor.
RU2610614C2 (ru) Светопреобразующие металлсодержащие полимеризуемые композиции и способ их получения
RU2677998C1 (ru) Люминесцирующие металлсодержащие полимерные композиции
CN114774113B (zh) 一种超长磷光寿命有机室温磷光材料的制备方法
CN104498032A (zh) 侧挂型聚甲基丙烯酸甲酯稀土配合物发光材料及其制备方法
RU2747641C1 (ru) Люминесцирующие металлсодержащие полимерные композиции
RU2676986C1 (ru) Светопреобразующие полимерные композиции
CN110878031A (zh) 发光材料、发光材料的合成方法及应用
CN108659843B (zh) 一种防伪标签材料
CN110922576B (zh) 一种可发光双向可逆形状记忆聚合物及制备与应用
RU2615701C2 (ru) Люминесцирующие металлсодержащие полимеризуемые композиции и способ их получения
Ren et al. Poly (MMA-co-FMA) as a platform for tuning emission by clicking with luminescent lanthanide complexes
JP2010215728A (ja) 橙色蛍光体とその製造方法
Wang et al. A novel red emitting polymeric complex as a directly film-forming phosphor applied in NUV-based LEDs
RU2561278C1 (ru) Способ получения прозрачных металлсодержащих полимеризуемых композиций
CN103804658A (zh) 一种可聚合聚芴大单体及其合成方法
CN107674537B (zh) 一种基于聚集诱导发光机理的自交联荧光乳胶及其制备方法
RU2036217C1 (ru) Полимерная композиция для получения пленки
Zhao et al. A warm white light macromolecular complex phosphor containing Eu (III), Tb (III) and Zn (II) with low color temperature and high color index
RU2450025C2 (ru) МЕТАЛЛ-ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПЛЕКС ЕВРОПИЯ (Eu3+) И (СО)ПОЛИ-(МЕТИЛМЕТАКРИЛАТ)-(1-МЕТАКРИЛОИЛ-2-(2-ПИРИДИЛ)-4-КАРБОКСИХИНОЛИЛ)ГИДРАЗИНА
RU2415157C1 (ru) Сополимеры n-винилкарбазола с n-винилкапролактамом и твердые растворы полиметилметакрилата, включающие ионы тербия и такие сополимеры
Anufrieva et al. Luminescence of terbium ions in copolymers containing N-vinylcarbazole and vinylamide units of various structures in poly (methyl methacrylate) films
Keshtov et al. New π-conjugated polymers based on N-(4-(3, 5-bis (4-bromophenyl)-[1, 2, 4] triazol-4-yl)-phenyl) carbazole: Synthesis and photoluminescent, electroluminescent, and electrochromic properties
CN113024752B (zh) 一种纯有机非掺杂聚合物室温磷光材料的制备方法和应用