RU2729264C1 - Organic-inorganic composition - Google Patents

Organic-inorganic composition Download PDF

Info

Publication number
RU2729264C1
RU2729264C1 RU2020100804A RU2020100804A RU2729264C1 RU 2729264 C1 RU2729264 C1 RU 2729264C1 RU 2020100804 A RU2020100804 A RU 2020100804A RU 2020100804 A RU2020100804 A RU 2020100804A RU 2729264 C1 RU2729264 C1 RU 2729264C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
immersion
materials
optical
refractive index
Prior art date
Application number
RU2020100804A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2729264C9 (en
Inventor
Сергей Константинович Евстропьев
Константин Владимирович Дукельский
Максим Валерьевич Быков
Артем Сергеевич Саратов
Анастасия Сергеевна Кулагина
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Зенит Фотоникс" (ООО "ЗФ")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Зенит Фотоникс" (ООО "ЗФ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Зенит Фотоникс" (ООО "ЗФ")
Priority to RU2020100804A priority Critical patent/RU2729264C9/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2729264C1 publication Critical patent/RU2729264C1/en
Publication of RU2729264C9 publication Critical patent/RU2729264C9/en

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
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: materials science.
SUBSTANCE: invention relates to optical material science and can be used as an immersion composition in optical instrument-making for monitoring parameters of materials and optical parts, including large-size articles of complex shape, and can also be used in geology and mineralogy for monitoring and marking samples of natural materials. Also, the optical composition can be used for luminescent marking of articles. Organo-inorganic composition consists of the following components in wt%: polyvinylpyrrolidone – 0.1–3.8; water – 95.00–99.20; potassium iodide – 0.01–0.5; lead nitrate 0.01–0.5.
EFFECT: invention enables to form, at room temperature, on the surface of test materials a uniform transparent coating having a refractive index of 1_51–1_53 and capable of luminescence in the visible part of the spectrum under the action of external light radiation.
1 cl, 2 tbl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому материаловедению и может быть использовано в качестве иммерсионной композиции в оптическом приборостроении для контроля параметров материалов и оптических деталей, в том числе крупногабаритных изделий сложной формы, а также может быть использовано в геологии и минералогии для контроля и маркировки образцов природных материалов. Также оптическая композиция может быть использована для люминесцентной маркировки изделий.The invention relates to optical materials science and can be used as an immersion composition in optical instrumentation to control the parameters of materials and optical parts, including large-sized items of complex shape, and can also be used in geology and mineralogy to control and mark samples of natural materials. Also, the optical composition can be used for luminescent marking of products.

Иммерсионные среды обычно представляют собой жидкости с определенным значением показателя преломления. Патент РФ №2051940, опубликованный 10.01.1996 по индексам МПК C09K 3/00, G01M 1/00, G02B 1/06, и патент РФ №2134708, опубликованный 20.08.1998 по индексам МПК C09K 3/00, G02B 1/06, описывают иммерсионные жидкости для контроля оптических параметров неорганических материалов, содержащие йодиды металлов и воду. Однако применение жидких иммерсионных сред для контроля качества крупногабаритных изделий сложной формы является трудоемким процессом и требует применения специальных крупногабаритных кювет для погружения в них испытуемых изделий и затрат большого количества иммерсионных жидкостей.Immersion media are usually liquids with a specific refractive index. RF patent No. 2051940, published on 10.01.1996 according to IPC indices C09K 3/00, G01M 1/00, G02B 1/06, and RF patent No. 2134708, published on 08.20.1998 according to IPC indices C09K 3/00, G02B 1/06, describe immersion liquids for controlling the optical parameters of inorganic materials containing metal iodides and water. However, the use of liquid immersion media for quality control of large-sized items of complex shape is a laborious process and requires the use of special large-sized cuvettes for immersion of the test items in them and the expense of a large amount of immersion liquids.

Эта техническая проблема решается путем применения пленкообразующих иммерсионных композиций. Методика применения иммерсионной композиции, включающая формирование на поверхности испытуемого изделия прозрачного покрытия, описана в патенте РФ №2535065, опубликованный 10.12.2014 по индексам МПК C09K 3/00, G02B1/04, описывает иммерсионную жидкость для оптических исследований, содержащую 97-99 вес. % мета-бис (мета-феноксифенокси) бензола и 1-3 вес. % 2-нафтола. Для уменьшения вязкости и поверхностного натяжения указанная жидкость может содержать дополнительно (сверх 100 вес. %) дибутилсебацината. При нанесении на поверхность испытуемого изделия иммерсионная жидкость, описанная в патенте РФ №2535065, образует на поверхности испытуемого изделия тонкую прозрачную пленку, обеспечивая возможность контроля внутренних слоев материала без специальной трудоемкой механической полировки поверхности. Существенным недостатком иммерсионной жидкости, описанной в этом патенте, является ее высокий показатель преломления (по>1,6), что делает невозможным ее использования для контроля качества стекол для дисплеев и многих широко распространенных оптических стекол.This technical problem is solved by using film-forming immersion compositions. The procedure for using the immersion composition, including the formation of a transparent coating on the surface of the test item, is described in RF patent No. 2535065, published on December 10, 2014 by IPC indices C09K 3/00, G02B1 / 04, describes an immersion liquid for optical research containing 97-99 wt. % meta-bis (meta-phenoxyphenoxy) benzene and 1-3 wt. % 2-naphthol. To reduce viscosity and surface tension, said liquid may additionally contain (over 100 wt%) dibutyl sebacate. When applied to the surface of the test product, the immersion liquid described in RF patent No. 2535065 forms a thin transparent film on the surface of the test product, making it possible to control the inner layers of the material without special laborious mechanical polishing of the surface. A significant drawback of the immersion liquid described in this patent is its high refractive index (> 1.6 each), which makes it impossible to use it for quality control of glasses for displays and many widespread optical glasses.

Другое прозрачное органо-неорганическое покрытие, содержащее квантовые точки CdS, описано в работе (Chaudhuri Т.K., Patel M.G. High-refractive index Nanocomposite Films of Polyvinyl-pyrolidone and CdS Nanoparticles by In-Sity Thermolysis. - International Conference on Physics of Emerging Functional Materials (PEFM-2010). AIP Conference Proceedings, v. 1313, №1, pp. 275-277). В этой работе была показана возможность получения прозрачных высокопреломляющих композиционных покрытий, содержащих нанокристаллы халькогенидов и поливинилпирролидон, и описан процесс их получения на поверхности стекла. Пленки получали окунанием стекла в метанольный раствор, содержащий тиоорганический комплекс кадмия и ПВП с последующим нагревом при 180°С в течение 10 минут. Полученные пленки имели толщину 0,7 мкм и демонстрировали край поглощения около 500 нм, что было связано с присутствием частиц CdS, имеющих размер 5-10 нм. В спектральной области прозрачности пропускание пленок составляло 85%. Показатель преломления пленок составлял 1,74 (показатели преломления ПВП и CdS составляют 1,48 и 2,5, соответственно). Проведенные авторами исследования показали наличие сильного взаимодействия наночастиц CdS и ПВП матрицы, что может свидетельствовать о стабильности разработанного материала. Существенным недостатком этих композиционных покрытий также является их высокий показатель преломления, значительно превосходящий значения показателя преломления большинства промышленно выпускаемых стекол.Another transparent organic-inorganic coating containing CdS quantum dots is described in (Chaudhuri T.K., Patel MG High-refractive index Nanocomposite Films of Polyvinyl-pyrolidone and CdS Nanoparticles by In-Sity Thermolysis. - International Conference on Physics of Emerging Functional Materials (PEFM-2010). AIP Conference Proceedings, v. 1313, No. 1, pp. 275-277). In this work, the possibility of obtaining transparent highly refractive composite coatings containing nanocrystals of chalcogenides and polyvinylpyrrolidone was shown, and the process of their preparation on the glass surface was described. Films were obtained by dipping glass in a methanol solution containing a thioorganic complex of cadmium and PVP, followed by heating at 180 ° C for 10 minutes. The resulting films had a thickness of 0.7 μm and exhibited an absorption edge of about 500 nm, which was associated with the presence of CdS particles having a size of 5-10 nm. In the spectral region of transparency, the transmission of the films was 85%. The refractive index of the films was 1.74 (the refractive indices of PVP and CdS are 1.48 and 2.5, respectively). The studies carried out by the authors showed the presence of a strong interaction between the CdS nanoparticles and the PVP matrix, which may indicate the stability of the developed material. A significant disadvantage of these composite coatings is also their high refractive index, which significantly exceeds the refractive index of most commercially produced glasses.

Люминесцентная маркировка различных изделий широко применяется на практике. При этом в качестве люминесцентных компонентов широко используются различные органические красители (Нехорошее С.В., Туров Ю.П., Нехорошее В.П., Нехорошева А.В., Идентификация и химическая маркировка веществ, материалов и изделий // Журнал аналитической химии, 2010, Т. 65, №10, С. 1012-1019.). Однако общим существенным недостатком органических красителей является их невысокая термическая устойчивость и фотостойкость. Поэтому использование неорганических люминофоров в составе композиций для маркировки является предпочтительным.Luminescent marking of various products is widely used in practice. At the same time, various organic dyes are widely used as luminescent components (Bad S.V., Turov Yu.P., Bad V.P., Nekhorosheva A.V., Identification and chemical labeling of substances, materials and products // Journal of Analytical Chemistry , 2010, T. 65, No. 10, S. 1012-1019.). However, a common significant drawback of organic dyes is their low thermal stability and photostability. Therefore, the use of inorganic phosphors in the composition of the composition for marking is preferred.

По технической сущности и химическому составу наиболее близким к разработанной иммерсионной композиции является иммерсионная композиция -прототип, описанная в патенте РФ №2660054, опубликованный 04.07.2018 по индексам МПК: C09D 139/06, C09D 7/61, C08L 39/06, C08K 3/10, C08K 3/24. Иммерсионная композиция, описанная в этом патенте, содержит поливинилпирролидон (молекулярный вес Mw=1300000), пропанол-2, воду, нитрат, по крайней мере, одного элемента, выбранного из группы, состоящей из Zn, Pb, Al, Na, Mg, и, необязательно, наночастицы сульфида, по крайней мере, одного элемента, выбранного из группы, состоящей из Zn и Pb. Применение этой композиции обеспечивает формирование при комнатной температуре на поверхности стекол однородного прозрачного покрытия, имеющего показатель преломления 1,51-1,70.In terms of technical essence and chemical composition, the closest to the developed immersion composition is the prototype immersion composition described in RF patent No. 2660054, published on July 4, 2018 by IPC indices: C09D 139/06, C09D 7/61, C08L 39/06, C08K 3 / 10, C08K 3/24. The immersion composition described in this patent contains polyvinylpyrrolidone (molecular weight M w = 1,300,000), propanol-2, water, nitrate of at least one element selected from the group consisting of Zn, Pb, Al, Na, Mg, and, optionally, sulfide nanoparticles of at least one element selected from the group consisting of Zn and Pb. The use of this composition ensures the formation at room temperature on the glass surface of a uniform transparent coating having a refractive index of 1.51-1.70.

Существенным недостатком этих композиционных покрытий является узкая область их применения, ограниченная использованием этих материалов только в качестве иммерсионных сред.A significant drawback of these composite coatings is their narrow field of application, limited by the use of these materials only as immersion media.

Техническая задача настоящего изобретения состоит в разработке многофункциональной органо-неорганической композиции, которая обеспечивает формирование при комнатной температуре на поверхности испытуемых материалов однородного прозрачного покрытия, имеющего показатель преломления 1,51-1,53, и способного люминесцировать в видимой части спектра под действием внешнего светового излучения.The technical problem of the present invention is to develop a multifunctional organic-inorganic composition that ensures the formation at room temperature on the surface of the test materials of a homogeneous transparent coating having a refractive index of 1.51-1.53 and capable of luminescence in the visible part of the spectrum under the influence of external light radiation ...

Состав новой органо-неорганическая композиции состоит из следующих компонентов:The composition of the new organic-inorganic composition consists of the following components:

ПоливинилпирролидонPolyvinylpyrrolidone 0,1-3,8 мас.%;0.1-3.8 wt%; ВодаWater 95,00-99,20 мас.%;95.00-99.20 wt%; Иодид калияPotassium iodide 0,01-0,5 мас.%0.01-0.5 wt% Нитрат свинцаLead nitrate 0,01-0,5 мас.%0.01-0.5 wt%

В составе органо-неорганической композиции предпочтительно использовать высокомолекулярный поливинилпирролидон (молекулярный вес Mw=1300000), который обеспечивает большую однородность покрытий, чем низкомолекулярный аналог (Евстропьев С.К., Кулагина А.С., Евстропьев К.С., Колобкова Е.В., Никоноров Н.В., Сошников И.П., Орешкина К.В., Хребтов А.И. Влияние молекулярного веса поливинилпирролидона на структуру, спектральные и нелинейно-оптические свойства композиционных материалов, содержащих наночастицы CdS/ZnS. - Оптика и спектроскопия, 2018, т. 125, вып. 5, с. 608-614).As part of the organic-inorganic composition, it is preferable to use high-molecular-weight polyvinylpyrrolidone (molecular weight M w = 1300000), which provides greater uniformity of coatings than a low-molecular analogue (Evstropyev S.K., Kulagina A.S., Evstropyev K.S., Kolobkova E. V., Nikonorov N.V., Soshnikov I.P., Oreshkina K.V., Khrebtov A.I. Influence of the molecular weight of polyvinylpyrrolidone on the structure, spectral and nonlinear optical properties of composite materials containing CdS / ZnS nanoparticles - Optics and spectroscopy, 2018, vol. 125, issue 5, pp. 608-614).

Введение в состав композиции нитрата свинца способствует повышению показателя преломления иммерсионного покрытия. Это соединение хорошо растворимо в воде и имеет высокий показатель преломления (n=1,782) (Pradyot Р. Handbook of Inorganic Chemical Compounds.- McGraw-Hill, 2003, p. 475; Richards T.W., Schumb W.C. Refractive index and Solubilities of the Nitrates of Lead Isotopes. - Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1918, V. 4 №12, pp. 386-387.).The introduction of lead nitrate into the composition increases the refractive index of the immersion coating. This compound is highly soluble in water and has a high refractive index (n = 1,782) (Pradyot R. Handbook of Inorganic Chemical Compounds - McGraw-Hill, 2003, p. 475; Richards TW, Schumb WC Refractive index and Solubilities of the Nitrates of Lead Isotopes - Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1918, V. 4 No. 12, pp. 386-387.).

Азотнокислый свинец входит в состав специальной иммерсионной жидкости для смотровых радиационно-защитных стекол (Арбузов В.И., Волынкин В.М. Иммерсионная жидкость для смотровых радиационно-защитных стекол. - Сборник трудов XI международной конференции «Прикладная оптика - 2014», СПб, 2014, т.З, с. 11-13.) и иммерсионной композиции, описанной в патенте РФ №2660054.Lead nitrate is a part of a special immersion liquid for viewing radiation-protective glasses (Arbuzov V.I., Volynkin V.M. Immersion liquid for viewing radiation-protective glasses. - Proceedings of the XI International Conference "Applied Optics - 2014", St. Petersburg, 2014, vol. 3, pp. 11-13.) And the immersion composition described in RF patent No. 2660054.

Увеличению показателя преломления композиции способствует также введение в ее состав иодида калия. Иодид-анионы характеризуются высокими значениями ионной рефракции [3] (Бацанов С.С. Структурная рефрактометрия, М.: «Высшая школа», 1976, 304 с.). Иодиды цинка и кадмия были использованы в качестве компонентов иммерсионных жидкостей в патенте РФ №2051940, опубликованном 20.08.1999 по индексам МПК: C09K 3/00, G01M1/00, G02B 1/06, и в патенте РФ №2134708, опубликованном 20.08.1999 по индексам МПК C09K 3/00, G02B 1/06.An increase in the refractive index of the composition is also facilitated by the introduction of potassium iodide into its composition. Iodide anions are characterized by high values of ionic refraction [3] (Batsanov SS Structural refractometry, M .: "High school", 1976, 304 S.). Zinc and cadmium iodides were used as components of immersion liquids in RF patent No. 2051940, published on 08/20/1999 according to IPC indices: C09K 3/00, G01M1 / 00, G02B 1/06, and in RF patent No. 2134708, published on 08/20/1999 according to IPC indices C09K 3/00, G02B 1/06.

Поливинилпирролидон (ПВП) представляет собой нетоксичный органический полимер, хорошо растворимый в воде и низших спиртах и имеющий структурную формулу:Polyvinylpyrrolidone (PVP) is a non-toxic organic polymer that is readily soluble in water and lower alcohols and has the structural formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

Показатель преломления ПВП при 20°С составляет n=1,52 (λ=0,589 мкм) (Сидельковская Ф.П. "Химия N-винилпирролидона и его полимеров." - «Наука», М., 1970, 150 с.). Эффективность использования ПВП в качестве компонента, стабилизирующего полупроводниковые нанокристаллы PbS и ZnS была показана в (Tran Minh Thi, Le Van Tinh, Bui Hong Van, Pham Van Ben, Vu Quoc Trung, "The Effect of Polyvinylpyrrolidone on the Optical Properties of the Ni-Doped ZnS Nanocrystalline Thin Films Synthesized by Chemical Method". - Journal of Nanomaterials, Volume 2012, Article ID 528047, 8 pages, doi: 10.1155/2012/528047) и (Багров И.В., Данилов B.B., Евстропьев С.К., Киселев В.М., Кисляков И.М., Панфутова А.С., Хребтов А.И. Фотоиндуцированное изменение люминесцентных свойств суспензий наночастиц PbS, стабилизированных поливинилпирролидоном. - Письма в ЖТФ, 2015, т. 41, вып. 2, с. 25-31.).The refractive index of PVP at 20 ° C is n = 1.52 (λ = 0.589 μm) (Sidelkovskaya F.P. "Chemistry of N-vinylpyrrolidone and its polymers." - "Science", M., 1970, 150 S.). The effectiveness of using PVP as a component that stabilizes semiconductor nanocrystals PbS and ZnS was shown in (Tran Minh Thi, Le Van Tinh, Bui Hong Van, Pham Van Ben, Vu Quoc Trung, "The Effect of Polyvinylpyrrolidone on the Optical Properties of the Ni- Doped ZnS Nanocrystalline Thin Films Synthesized by Chemical Method ". - Journal of Nanomaterials, Volume 2012, Article ID 528047, 8 pages, doi: 10.1155 / 2012/528047) and (Bagrov I.V., Danilov BB, Evstropiev S.K. , Kiselev V.M., Kislyakov I.M., Panfutova A.S., Khrebtov A.I. Photo-induced change in the luminescent properties of suspensions of PbS nanoparticles stabilized with polyvinylpyrrolidone. - Letters in ZhTF, 2015, vol. 41, issue 2, pp. 25-31.).

Макроскопический иодид свинца PbI2 представляет собой нерастворимый в воде желто-оранжевый порошок. Иодид свинца имеет высокий показатель преломления и введение этого компонента в состав материала способствует увеличению его показателя преломления. Кроме того, кристаллы иодида свинца демонстрируют интенсивную люминесценцию в видимой части спектра при облучении внешним излучением. Однако, использование в иммерсионных композициях иодида свинца с размерами кристаллов более 100 нм невозможно из-за их непрозрачности в видимой части спектра.Macroscopic lead iodide PbI 2 is a yellow-orange powder insoluble in water. Lead iodide has a high refractive index and the introduction of this component into the composition of the material increases its refractive index. In addition, lead iodide crystals exhibit intense luminescence in the visible part of the spectrum when exposed to external radiation. However, the use of lead iodide with crystal sizes of more than 100 nm in immersion compositions is impossible due to their opacity in the visible part of the spectrum.

Введение в состав иммерсионной композиции высокопреломляющих нанокристаллов иодида свинца способствует увеличению ее показателя преломления при сохранении прозрачности материала в видимой части спектра. Однако для сохранения однородности и временной стабильности композиции массовое содержание этих компонентов в ее составе не должно превышать 1 мас.%. Формирование кристаллов иодида свинца в растворе может быть осуществлено путем химического взаимодействия нитрата свинца и иодида калия. При смешении водных растворов нитрата свинца и иодида калия быстро протекает химическая реакция образования малорастворимого в воде иодида свинца:The introduction of highly refractive lead iodide nanocrystals into the immersion composition increases its refractive index while maintaining the transparency of the material in the visible part of the spectrum. However, to maintain the homogeneity and temporary stability of the composition, the mass content of these components in its composition should not exceed 1 wt%. The formation of crystals of lead iodide in solution can be carried out by chemical interaction of lead nitrate and potassium iodide. When aqueous solutions of lead nitrate and potassium iodide are mixed, the chemical reaction of the formation of lead iodide, which is poorly soluble in water, proceeds rapidly:

Figure 00000002
Figure 00000002

В результате реакции в растворе быстро образуются многочисленные красивые маленькие золотистые кристаллы иодида свинца.As a result of the reaction, numerous beautiful small golden lead iodide crystals are rapidly formed in solution.

Однако смешение этих же растворов в присутствии ПВП приводит к образованию прозрачного однородного раствора, имеющего желтоватый оттенок. В течение нескольких десятков минут интенсивность окраски медленно увеличивается, однако высокая однородность раствора сохраняется.However, mixing the same solutions in the presence of PVP leads to the formation of a transparent homogeneous solution with a yellowish tint. Within a few tens of minutes, the color intensity slowly increases, but the high homogeneity of the solution remains.

Образующийся в ходе химической реакции нитрат калия хорошо растворим в водных растворах, не имеет полос поглощения в видимой части спектра, легко смешивается с остальными компонентами композиции и входит в ее состав. Содержание этого компонента в композициях невелико и составляет 0,01-0,1 мас.%.The potassium nitrate formed during the chemical reaction is readily soluble in aqueous solutions, has no absorption bands in the visible part of the spectrum, is easily mixed with the rest of the components of the composition and is included in its composition. The content of this component in the compositions is low and amounts to 0.01-0.1 wt%.

Для получения тонкого слоя на поверхности испытуемого материала композицию наносят кистью или тампоном. После нанесения слоя композиции на шлифованную или матированную поверхность испытуемого образца при просвечивании могут быть определены включения, пузыри, свили и другие дефекты в объеме материала.To obtain a thin layer on the surface of the test material, the composition is applied with a brush or swab. After applying a layer of the composition to the polished or frosted surface of the test specimen, inclusions, bubbles, twists and other defects in the bulk of the material can be determined during transmission.

Предлагаемая иммерсионная композиция предназначена для контроля отдельных оптических параметров неорганических материалов (бессвильность, пузырность, наличие технологических включений). Контроль осуществляется в стационарных условиях при комнатной температуре.The proposed immersion composition is designed to control individual optical parameters of inorganic materials (helplessness, bubbling, presence of technological inclusions). Control is carried out under stationary conditions at room temperature.

Толщина и прозрачность иммерсионного покрытия зависит от вязкости жидкой композиции, метода и условий ее нанесения на поверхность испытуемого изделия. В свою очередь, выбор оптимальных условий нанесения композиции зависит от шероховатости поверхности изделия. При увеличении шероховатости поверхности, например, при более грубой шлифовке испытуемого изделия, возникает необходимость нанесения более толстого покрытия и значительно более точного соответствия показателей преломления испытуемого материала и иммерсионного покрытия.The thickness and transparency of the immersion coating depends on the viscosity of the liquid composition, the method and conditions for its application to the surface of the test product. In turn, the choice of optimal conditions for applying the composition depends on the surface roughness of the product. With an increase in surface roughness, for example, with coarser grinding of the test product, it becomes necessary to apply a thicker coating and a much more accurate correspondence of the refractive indices of the test material and the immersion coating.

Эффективность предлагаемого технического решения иллюстрируется примерами (Таблица 1 и Таблица 2).The effectiveness of the proposed technical solution is illustrated by examples (Table 1 and Table 2).

Примеры: Изготовлены жидкие композиции путем смешения при комнатной температуре компонентов при различных соотношениях. Химический состав и свойства композиций приведены в Таблице 1. Внешний вид иммерсионных композиций определялся по ГОСТ 13739-78 путем визуального просмотра композиций налитых в пробирку из бесцветного стекла по ГОСТ 10515-75.Examples: Liquid compositions were prepared by mixing the components at room temperature in different ratios. The chemical composition and properties of the compositions are shown in Table 1. The appearance of the immersion compositions was determined according to GOST 13739-78 by visual inspection of the compositions poured into a test tube of colorless glass according to GOST 10515-75.

Измерения спектров пропускания образцов осуществлялось на спектрофотометре Shimadzu UV-3600.The transmission spectra of the samples were measured on a Shimadzu UV-3600 spectrophotometer.

Исследование морфологии композиционных покрытий на основе ПВП, содержащих наночастицы иодида цинка было проведено методом сканирующей электронной микроскопии на растровом электронном микроскопе (РЭМ) С. Zeiss SUPRA 25.The morphology of composite coatings based on PVP containing zinc iodide nanoparticles was studied by scanning electron microscopy on a scanning electron microscope (SEM) C. Zeiss SUPRA 25.

Для измерений спектров фотолюминесценции использовался прибор Perkin Elmer LS-50B. Люминесценция возбуждалась излучением с длинами волн λ=380-410 нм.A Perkin Elmer LS-50B instrument was used to measure the photoluminescence spectra. Luminescence was excited by radiation with wavelengths λ = 380-410 nm.

В Таблице №1 приведены характеристики иммерсионных композиций на основе ПВП и добавок неорганических компонентов.Table 1 shows the characteristics of immersion compositions based on PVP and additives of inorganic components.

Композиции 1-5 представляют собой прозрачные однородные растворы, имеющие показатель преломления nD=1,33÷1,35. При нанесении этих композиций на поверхность стекла формируются однородные прозрачные покрытия, показатель преломления nD которых составляет 1,52÷1,53.Compositions 1-5 are transparent homogeneous solutions having a refractive index n D = 1.33 ÷ 1.35. When these compositions are applied to the glass surface, homogeneous transparent coatings are formed, the refractive index n D of which is 1.52–1.53.

В Таблице №2 приведены величины размеров нанокристаллов иодида свинца в композициях 3-6, определенные на основании положений максимумов на кривых, приведенных на Фигуре 1 и литературных данных работы (Vikash Gulia, A.S. Vedeshwar, Optical properties of PbI2 films: quantum confinement and residual stress effect. // Phys. Rew. В 75 (2007) 045409).Table 2 shows the size values of lead iodide nanocrystals in compositions 3-6, determined on the basis of the positions of the maxima on the curves shown in Figure 1 and literature data of the work (Vikash Gulia, AS Vedeshwar, Optical properties of PbI 2 films: quantum confinement and residual stress effect. // Phys. Rew. B 75 (2007) 045409).

На Фигуре 1 приведены спектры поглощения композиций, содержащих нитрат свинца, иодид свинца, нитрат калия и поливинилпирролидон (композиции 1-5, Таблица №1). Из сопоставления этих спектров видно, что нанесение иммерсионного покрытия практически не изменяет пропускания образца в видимой части спектра. В УФ области спектра наблюдаются полосы поглощения, характерные для нанокристаллов иодида свинца. Интенсивность этих полос поглощения увеличивается с ростом содержания иодида свинца в композиционных покрытиях.Figure 1 shows the absorption spectra of compositions containing lead nitrate, lead iodide, potassium nitrate and polyvinylpyrrolidone (compositions 1-5, Table No. 1). Comparison of these spectra shows that the application of an immersion coating practically does not change the transmission of the sample in the visible part of the spectrum. In the UV region of the spectrum, absorption bands are observed that are characteristic of lead iodide nanocrystals. The intensity of these absorption bands increases with an increase in the content of lead iodide in composite coatings.

На Фигуре 2 приведен спектр поглощения иммерсионного покрытия, изготовленного из жидкой композиции 1. Из приведенных данных видно, что полученное иммерсионное покрытие характеризуется высокой прозрачностью в видимой части спектра.Figure 2 shows the absorption spectrum of an immersion coating made from liquid composition 1. From the data presented it can be seen that the resulting immersion coating is characterized by high transparency in the visible part of the spectrum.

На Фигуре 3 представлен спектр фотолюминесценции (длина волны возбуждения люминесценции 400 нм) иммерсионного покрытия, изготовленного из жидкой композиции 1. Приведенные данные свидетельствуют о том, что тонкое и прозрачное иммерсионное композиционное покрытие люминесцирует в видимой части спектра под действием внешнего излучения с длиной волны 400 нм. Максимум полосы люминесценции составляет ~ 600 нм. Таким образом, можно сделать вывод о том, что разработанное покрытие можно использовать для люминесцентной маркировки изделий.Figure 3 shows the photoluminescence spectrum (luminescence excitation wavelength of 400 nm) of an immersion coating made from liquid composition 1. These data indicate that a thin and transparent immersion composite coating luminesces in the visible part of the spectrum under the action of external radiation with a wavelength of 400 nm ... The maximum of the luminescence band is ~ 600 nm. Thus, it can be concluded that the developed coating can be used for luminescent marking of products.

На Фигуре 4 приведена фотография образца стекла с нанесенным на его поверхность композиционным покрытием 1. Видно, что нанесенное на поверхность стекла покрытие практически невидимо и прозрачно. Следует также отметить, что нанесенное покрытие не искажает изображение текста, расположенного за образцом стекла с покрытием. Это подтверждает высокую однородность покрытия и возможность его использования для контроля качества и однородности оптических элементов и материалов.Figure 4 shows a photograph of a glass sample with a composite coating 1 applied to its surface. It can be seen that the coating applied to the glass surface is practically invisible and transparent. It should also be noted that the applied coating does not distort the image of the text located behind the coated glass sample. This confirms the high uniformity of the coating and the possibility of its use for quality control and uniformity of optical elements and materials.

На Фигуре 5 представлен электронно-микроскопический снимок среза иммерсионного композиционного покрытия, изготовленного из жидкой композиции 1. На приведенном снимке видно, что иммерсионное композиционное покрытие имеет толщину 10 мкм и равномерно покрывает поверхность стеклянного образца.Figure 5 shows an electron microscopic image of a section of an immersion composite coating made from a liquid composition 1. The image shows that the immersion composite coating has a thickness of 10 μm and evenly covers the surface of the glass sample.

На Фигуре 6 представлен электронно-микроскопические снимок поверхности иммерсионного композиционного покрытия, изготовленного из жидкой композиции 1.Figure 6 shows an electron microscopic image of the surface of an immersion composite coating made from liquid composition 1.

Видно, что на приведенных снимках отсутствуют какие-либо неоднородности или агрегаты частиц, имеющих размер более 10 нм. Отсутствие крупных неоднородностей определяет низкий уровень рассеяния света покрытиями и их высокую прозрачность в видимой части спектра.It can be seen that there are no inhomogeneities or aggregates of particles larger than 10 nm in the given images. The absence of large irregularities determines the low level of light scattering by coatings and their high transparency in the visible part of the spectrum.

Композиция 6, содержащая более 3,0 вес. % ПВП, представляет собой прозрачную, но вязкую композицию, которую трудно применять для изготовления однородных покрытий.Composition 6 containing more than 3.0 weight. % PVP, is a transparent but viscous composition that is difficult to use for the manufacture of uniform coatings.

Композиция 7, изготовленная без использования ПВП, представляет собой неоднородную жидкую смесь желтого цвета. При нанесении на поверхность стекла этой композиции формируется неоднородное непрозрачное покрытие желтого цвета. Композиция 8 содержит менее 0,01 мас.% нитрата свинца и представляет собой прозрачную жидкость. При использовании этой композиции для формирования иммерсионного покрытия на поверхности стекла полученное покрытие не обладало люминесцентными свойствами, так как в ней практически отсутствовали нанокристаллы иодида свинца.Composition 7, made without using PVP, is a yellow inhomogeneous liquid mixture. When applied to the glass surface of this composition, a non-uniform opaque yellow coating is formed. Composition 8 contains less than 0.01 wt% lead nitrate and is a clear liquid. When this composition was used to form an immersion coating on a glass surface, the resulting coating did not possess luminescent properties, since it contained virtually no lead iodide nanocrystals.

Композиция 9 содержит менее 0,01 мас.% иодида калия и представляет собой прозрачную жидкость. При использовании этой композиции для формирования иммерсионного покрытия на поверхности стекла полученное покрытие не обладало люминесцентными свойствами, так как в ней практически отсутствовали нанокристаллы иодида свинца.Composition 9 contains less than 0.01 wt% potassium iodide and is a clear liquid. When this composition was used to form an immersion coating on a glass surface, the resulting coating did not possess luminescent properties, since it contained virtually no lead iodide nanocrystals.

Композиция 10 содержит более 99,2 мас.% воды и 0,39 мас.% поливинилпирролидона. Содержание стабилизатора недостаточно для формирования однородной композиции и она представляет собой неоднородную жидкость желтого цвета с частицами взвеси.Composition 10 contains more than 99.2 wt% water and 0.39 wt% polyvinylpyrrolidone. The content of the stabilizer is insufficient for the formation of a homogeneous composition and it is a heterogeneous yellow liquid with suspended particles.

Композиция 11 содержит 94,90 мас.% воды и 4,10 мас.% поливинилпирролидона. Композиция представляет собой неоднородную вязкую жидкость желто-оранжевого цвета с частицами взвеси.Composition 11 contains 94.90 wt% water and 4.10 wt% polyvinylpyrrolidone. The composition is an inhomogeneous viscous yellow-orange liquid with suspended particles.

Композиция 12 содержит более 0,5 мас.% иодида калия и представляет собой неоднородную жидкость желтого цвета с частицами взвеси.Composition 12 contains more than 0.5 wt.% Potassium iodide and is a non-uniform yellow liquid with suspended particles.

Композиция 13 содержит более 0,5 мас.% нитрата свинца и представляет собой неоднородную жидкость желтого цвета с частицами взвеси.Composition 13 contains more than 0.5 wt% lead nitrate and is a non-uniform yellow liquid with suspended particles.

Композиция 14 содержит более 3,80 мас.% поливинилпирролидона и представляет собой вязкую прозрачную жидкость. Покрытия на стеклах, формируемые при использовании этой вязкой жидкости, неоднородны.Composition 14 contains more than 3.80% by weight of polyvinylpyrrolidone and is a viscous transparent liquid. The coatings on glasses formed with this viscous liquid are not uniform.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Claims (2)

Органо-неорганическая композиция, содержащая в водном растворе поливинилпирролидон и нитрат свинца, отличающаяся тем, что дополнительно включает иодид калия при следующем соотношении компонентов в мас.%:An organic-inorganic composition containing polyvinylpyrrolidone and lead nitrate in an aqueous solution, characterized in that it additionally includes potassium iodide at the following ratio of components in wt%: ПоливинилпирролидонPolyvinylpyrrolidone 0,1-3,80.1-3.8 ВодаWater 95-99,295-99.2 Нитрат свинцаLead nitrate 0,1-0,50.1-0.5 Иодид калияPotassium iodide 0,1-0,50.1-0.5
RU2020100804A 2020-01-09 2020-01-09 Organic-inorganic composition RU2729264C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100804A RU2729264C9 (en) 2020-01-09 2020-01-09 Organic-inorganic composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100804A RU2729264C9 (en) 2020-01-09 2020-01-09 Organic-inorganic composition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2729264C1 true RU2729264C1 (en) 2020-08-05
RU2729264C9 RU2729264C9 (en) 2020-09-16

Family

ID=72085784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020100804A RU2729264C9 (en) 2020-01-09 2020-01-09 Organic-inorganic composition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729264C9 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2051940C1 (en) * 1993-06-22 1996-01-10 Производственное объединение "Новосибирский приборостроительный завод" Immersion liquid
DE19639632A1 (en) * 1996-09-26 1998-04-09 Zenneck Ulrich Prof Dr Ion-free nano-metal-polymer composites
RU2281310C2 (en) * 2001-02-19 2006-08-10 Джей Эс Эр КОРПОРЕЙШН Radiation-sensitive composition with variable refraction coefficient
US20130217850A1 (en) * 2010-09-29 2013-08-22 Jsr Corporation Composition for forming liquid immersion upper layer film, and polymer
RU2660054C1 (en) * 2016-09-05 2018-07-04 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Immersion composition

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2051940C1 (en) * 1993-06-22 1996-01-10 Производственное объединение "Новосибирский приборостроительный завод" Immersion liquid
DE19639632A1 (en) * 1996-09-26 1998-04-09 Zenneck Ulrich Prof Dr Ion-free nano-metal-polymer composites
RU2281310C2 (en) * 2001-02-19 2006-08-10 Джей Эс Эр КОРПОРЕЙШН Radiation-sensitive composition with variable refraction coefficient
US20130217850A1 (en) * 2010-09-29 2013-08-22 Jsr Corporation Composition for forming liquid immersion upper layer film, and polymer
RU2660054C1 (en) * 2016-09-05 2018-07-04 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Immersion composition

Also Published As

Publication number Publication date
RU2729264C9 (en) 2020-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Al-Kuhaili et al. Optical properties of gallium oxide films deposited by electron-beam evaporation
EP1034234B1 (en) Stabilized particles and methods of preparation and use thereof
Goel et al. Effect of crystal violet dye on the structural, optical, mechanical and piezoelectric properties of ADP single crystal
US9296656B2 (en) UV protective coatings
US20090159858A1 (en) Infrared shielding filter
EP3083879B1 (en) Composite nanoparticles including a malonic acid derivative
EP2303985A1 (en) Phosphate of lanthanum and at least one rare earth element selected from cerium and terbium in the form of a suspension, method for preparing same, and use thereof as a phosphor
Roppolo et al. Luminescence thermochromism of acrylic materials incorporating copper iodide clusters
Islam et al. Synthesis and characterization of multilayered sol–gel based plastic-clad fiber optic pH sensor
Korsakov et al. Investigating the light stability of solid-solution-based AgCl-AgBr and AgBr-TlI crystals
RU2729264C1 (en) Organic-inorganic composition
El‐Newehy et al. Preparation of luminescent polyethylene plastic composite nano‐reinforced with glass fibers
Akhtar et al. Optical properties of sol-gel deposited ZnS thin films: spectroscopic ellipsometry
RU2660054C1 (en) Immersion composition
FR2859922A1 (en) Colloidal dispersion useful for making transparent luminescent materials comprises rare earth metal phosphate particles with a rhabdophan structure and a polyphosphate
Almaral-Sánchez et al. Red colored transparent PMMA–SiO2 hybrid films
Skobeeva et al. Optical properties of cadmium sulfide nanocrystals obtained by the sol-gel method in gelatin
Gehman et al. Measurement of average particle size of fine pigments
Sánchez-Sobrado et al. Environmentally responsive nanoparticle-based luminescent optical resonators
Manah et al. Colour analysis of organic synthetic dye coating paint films consisting 4-hydroxycoumarin derivatives after exposed to UV-A
Arasu et al. Development and investigation of multi-layered homo-and hetero-type DNA thin films
Kumar et al. REFLECTIVE CHARACTERISTICS OF Ni DOPED ZnS NANOPARTICLE-PIGMENT AND THEIR COATINGS.
Isaeva et al. The reaction between cadmium trifluoroacetate and thioacetamide in low-polar organic media
Pujari et al. Optical properties of pyrene doped polymer thin films
Okubo et al. Phase diagram of colloidal crystals of poly (methyl methacrylate) spheres in the exhaustively deionized dispersion

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 22-2020 FOR INID CODE(S) (72)