RU2774439C1 - Полимерный комплекс бора - Google Patents
Полимерный комплекс бора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774439C1 RU2774439C1 RU2021118208A RU2021118208A RU2774439C1 RU 2774439 C1 RU2774439 C1 RU 2774439C1 RU 2021118208 A RU2021118208 A RU 2021118208A RU 2021118208 A RU2021118208 A RU 2021118208A RU 2774439 C1 RU2774439 C1 RU 2774439C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boron
- boric acid
- complex
- polyvinyl alcohol
- salt
- Prior art date
Links
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 28
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 11
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 31
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 30
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N Boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 12
- 125000004432 carbon atoms Chemical group C* 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000002421 anti-septic Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000003115 biocidal Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229940064004 Antiseptic throat preparations Drugs 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 claims abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- ZIUSSTSXXLLKKK-HWUZOJPISA-N Curcumin Natural products C1=C(O)C(OC)=CC(\C=C\C(\O)=C/C(=O)/C=C/C=2C=C(OC)C(O)=CC=2)=C1 ZIUSSTSXXLLKKK-HWUZOJPISA-N 0.000 description 4
- LVSJLTMNAQBTPE-UHFFFAOYSA-N disodium tetraborate Chemical compound [Na+].[Na+].O1B(O)O[B-]2(O)OB(O)O[B-]1(O)O2 LVSJLTMNAQBTPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 4
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 125000004429 atoms Chemical group 0.000 description 3
- 229940109262 Curcumin Drugs 0.000 description 2
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 235000012754 curcumin Nutrition 0.000 description 2
- 239000004148 curcumin Substances 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920002521 Macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 125000005619 boric acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003313 weakening Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к полимерному комплексу бора на основе поливинилового спирта и борной кислоты или её соли, представляющему собой жидкий раствор, стехиометрией состава: 1 атом бора на 6 атомов углерода. Полимерный комплекс получен смешением водного раствора поливинилового спирта с концентрацией менее 2% масс. с водным раствором борной кислоты или её соли. Технический результат заключается в получении жидкого гомогенного состава комплекса поливинилового спирта с борной кислотой или её солью с максимально возможным содержанием в нём бора, составляющим 1 атом бора на 6 атомов углерода, который может быть использован при изготовлении материалов, поглощающих нейтронное излучение, материалов, служащих основой для люминофоров, для изготовления антисептиков, биоцидных покрытий, клеев и связующих в композиционных материалах. 2 ил., 1 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к технологии получения полимерного комплекса бора из поливинилового спирта (ПВС) и борной кислоты или её соли, и может быть использовано при изготовлении материалов, ослабляющих поток нейтронов, служащих основой для люминофоров, а также для изготовления антисептиков, биоцидных покрытий, клеев и связующих в композиционных материалах.
Известно использование соединений бора в составе систем, ослабляющих поток нейтронов (1. Ozdemir T., Akbay I.K., Uzun H., Reyhancan I.A.: Neutron shielding of EPDM rubber with boric acid: Mechanical, thermal properties and neutron absorption tests. Progress in Nuclear Energy, 89, 102-109, 2016). Такие материалы для защиты от нейтронного излучения кроме высокой поглощательной способности должны удовлетворять ещё ряду требований к механическим, теплофизическим и другим характеристикам. Для применения в этой области важно наличие в используемом материале изотопа В10, имеющего высокое сечение захвата медленных нейтронов и атомов лёгких элементов, эффективно замедляющих нейтроны при атомных столкновениях.
Применение соединений бора в качестве основы для люминофоров (2. Г. Брауер (ред.) Руководство по препаративной неорганической химии (1956)) основано на их способности к стеклованию. Недостатком люминофоров на основе борной кислоты является их нестойкость по отношению к влаге.
Известно использование соединений бора для приготовления антисептиков (3. Лекарственные средства - Машковский М. Д. - М.: Медицина, 1998 г. - Том 2), здесь важна способность бора образовывать комплексы с биополимерами. Антисептические средства должны быть технологичными в применении, например, образовывать плёнки на обрабатываемых поверхностях.
Известен способ получения гомогенных раствора и плёнок комплекса со стехиометрией состава: 1 атома бора на 3 звена ПВС, смешиванием водного раствора ПВС с твёрдой борной кислотой (4. Prosanov I. Yu., Abdulrahman S.T., Thomas S., Bulina N.V., Gerasimov K.B. Complex of polyvinyl alcohol with boric acid: structure and use). Materials Today Communications. 2018.V.14. P. 77-81. Структура комплекса и возможность его образования из солей борной кислоты не была установлена. При одинаковой стехиометрии возможно существование комплексов с разной структурой (изомерия). Была предсказана способность комплекса ослаблять поток нейтронов. Других применений не предлагалось. Комплексы ПВС с борной кислотой и её солями известны уже давно (5. Finch C.A.: Some properties of polyvinyl alcohol and their possible applications. in Chemistry and technology of water-soluble polymers (ed.: Finch C.A.) Springer Science+Business Media, New York, 287-306 (1983)). Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа. Комплексы ПВС с борной кислотой и её солями в известном техническом решении получают добавлением соединения бора или его водного раствора к водному раствору ПВС. При этом образующийся комплекс выпадает в осадок. Предложена структура комплекса со стехиометрией состава: 1 атом бора на 8 атомов углерода. Предлагалось его использование в качестве клея и связующего.
Предлагаемый материал объединяет полезные свойства ПВС - биосовместимость, способность к пленкообразованию и др. с полезными свойствами соединений бора (поглощение нейтронов, антисептическое действие и др.)
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в получении раствора комплекса бора с ПВС со стехиометрическим содержанием бора.
Поставленная задача решается благодаря тому, что заявляемый полимерный комплекс бора стехиометрического состава на основе поливинилового спирта и борной кислоты или её соли содержит 1 атом бора на 6 атомов углерода и получен смешением водного раствора поливинилового спирта с концентрацией менее 2% масс. с водным раствором борной кислоты или её соли.
Достигаемый технический результат заявляемого изобретения заключается в получении гомогенного состава комплекса поливинилового спирта с борной кислотой или её солью, имеющего стехиометрическое соотношение компонентов.
Для этого производится смешивание водных растворов борной кислоты или её соли с водным раствором ПВС концентрации менее 2 % по массе в соответствующих соотношениях. В водных растворах ПВС указанных концентраций макромолекулы ПВС изолированы друг от друга. Поэтому, при образовании комплекса с соединениями бора образуется не плотный осадок, а коллоидный раствор, в котором происходит связывание в комплекс максимального количества атомов бора.
Пример 1
Водный раствор ПВС с концентрацией 1% масс. при комнатной температуре смешивают при интенсивном перемешивании с насыщенным раствором борной кислоты в соотношении 100 объёмов раствора ПВС к 9 объёмам насыщенного раствора борной кислоты. Получают полимерный комплекс с соотношением 1 атом бора на 6 атомов углерода. Отсутствие избытка борной кислоты подтверждалось методом рентгеновской дифракции на высушенном образце.
Пример 2
Условия приготовления материала такие же, как в примере 1 за исключением того, что вместо раствора борной кислоты готовится насыщенный водный раствор тетрабората натрия и производится смешивание 23 объёмов этого раствора со 100 объёмами 1 % водного раствора ПВС.
Полученный коллоидный раствор полимерного комплекса бора может быть использован для нанесения в качестве антисептического средства на поверхности предметов и кожу.
После высушивания получившегося коллоидного раствора комплекса бора с ПВС получают твёрдые прозрачные плёнки, которые можно использовать в качестве биоцидного покрытия, защиты от нейтронного излучения, конструкционного материала или матрицы люминофора.
Число атомов углерода, приходящихся на один атом бора в стехиометрическом комплексе поливинилового спирта с борной кислотой (или тетраборатом натрия), определяется методом рентгеновской дифракции. Если на дифрактограмме нет узких пиков, соответствующих чистой борной кислоте (или тетраборату натрия), то образец представляет собой комплекс. Если пики есть, то это смесь комплекса стехиометрического состава с кристаллической борной кислотой (тетраборатом натрия). Из дифрактограмм (Фиг. 1) видно, что если на один атом бора приходится менее 6 атомов углерода (эти соотношения приведены на подписях к кривым и они могут быть нецелыми числами), то мы будем получать чистое комплексное соединение. На дифрактограмме образца с соотношением атомов углерода к бору 5,5:1 появляется узкий пик, соответствующий пику кристаллической борной кислоты. Значит, комплекс поливинилового спирта с борной кислотой уже не может иметь такой состав. Максимально возможное содержание бора в чистом комплексе - 1 атом на 6 атомов углерода. Это стехиометрическое соотношение компонентов комплекса.
Зависимость коэффициента пропускания потока нейтронов плёнкой комплекса поливинилового спирта с борной кислотой от толщины образца была рассчитана теоретически. Соотношение атомов бора и углерода принималось равным 1 к 6. Результаты представлены в таблице.
| Толщина, мм | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
| Коэффициент пропускания | 0,317 | 0,1 | 0,031 | 0,01 | 0,003 |
Эти данные свидетельствуют об ослаблении потока нейтронов при его прохождении через полимерный комплекс бора и о возможности использования этого комплекса в качестве защиты от нейтронного излучения.
В плёнке комплекса ПВС с бором обнаруживается яркая люминесценция куркумина. Исходные компоненты - полимерный комплекс и куркумин заметной люминесценции не обнаруживают. Таким образом, полимерный комплекс может быть использован в качестве матрицы люминофора.
Биоцидные свойства комплекса ПВС с бором подтверждаются протоколами испытаний № 1413-415 от 17.06.2020 испытательного лабораторного центра АО УК «Биотехнопарк» г. Новосибирск. Было установлено, что полимерный комплекс бора «обладает пролонгированным защитным эффектом, препятствующим росту посторонней микрофлоры» при нанесении на кожу рук.
Способность комплекса ПВС с бором служить клеем и связующим демонстрируется Фиг. 2, где представлена застывшая плёнка комплекса с залитой в неё нитью.
Claims (1)
- Полимерный комплекс бора на основе поливинилового спирта и борной кислоты или ее соли для изготовления материалов, поглощающих нейтронное излучение, материалов, служащих основой для люминофоров, а также для изготовления антисептиков, биоцидных покрытий, клеев и связующих в композиционных материалах, отличающийся тем, что представляет собой жидкий раствор, стехиометрией состава: 1 атом бора на 6 атомов углерода, и получен смешением водного раствора поливинилового спирта с концентрацией менее 2% масс. с водным раствором борной кислоты или ее соли.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2774439C1 true RU2774439C1 (ru) | 2022-06-21 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115404071A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-11-29 | 华南理工大学 | 一种有机室温磷光交联复合薄膜、制备方法及应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU751062A1 (ru) * | 1979-01-16 | 1981-09-07 | Ленинградский Оол И Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Им. Ленсовета | Способ получени антимикробных пленок |
| RU2648096C1 (ru) * | 2016-10-14 | 2018-03-22 | Вадим Вячеславович Киктев | Теплоизоляционный и звукоизоляционный материал и способ его получения |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU751062A1 (ru) * | 1979-01-16 | 1981-09-07 | Ленинградский Оол И Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Им. Ленсовета | Способ получени антимикробных пленок |
| RU2648096C1 (ru) * | 2016-10-14 | 2018-03-22 | Вадим Вячеславович Киктев | Теплоизоляционный и звукоизоляционный материал и способ его получения |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| FINCH C.A. et al, Some properties of polyvinyl alcohol and their possible applications, Chemistry and Technology of Water-Soluble Polymers, 1983, p. 287-306. PROSANOV I.Yu. et al, Complex of polyvinyl alcohol with boric acid: Structure and use, Materials Today Communications, 2018, v. 14, p. 77-81. ПРОСАНОВ И.Ю. и др., Комплексы поливинилового спирта с нерастворимыми неорганическими соединениями, Физика твердого тела, 2013, т. 55, вып. 10, с. 2016-2019. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115404071A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-11-29 | 华南理工大学 | 一种有机室温磷光交联复合薄膜、制备方法及应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Facile single‐precursor synthesis and surface modification of hafnium oxide nanoparticles for nanocomposite γ‐ray scintillators | |
| Mhareb et al. | Structural and radiation shielding properties of BaTiO3 ceramic with different concentrations of Bismuth and Ytterbium | |
| US2796411A (en) | Radiation shield | |
| El-Sharkawy et al. | Synergistic effects on gamma-ray shielding by novel light-weight nanocomposite materials of bentonite containing nano Bi2O3 additive | |
| Mostafa et al. | Tailoring variations in the linear optical and radiation shielding parameters of PVA polymeric composite films doped with rare-earth elements | |
| Gholamzadeh et al. | Synthesis of barium-doped PVC/Bi2WO6 composites for X-ray radiation shielding | |
| KR102091344B1 (ko) | 방사선 차폐용 다층 시트 및 이를 포함하는 점접착성 특수지 | |
| US2749251A (en) | Source of luminosity | |
| JP2018535390A (ja) | ハイドロゲルを含む軟性放射線遮蔽材及びその製造方法 | |
| Shivaramu et al. | Synthesis, thermoluminescence and defect centres in Eu3+ doped Y2O3 nanophosphor for gamma dosimetry applications | |
| RU2774439C1 (ru) | Полимерный комплекс бора | |
| Irfan et al. | Gamma irradiation protection via flexible polypyrrole coated bismuth oxide nanocomposites | |
| Muthamma et al. | Attenuation parameters of polyvinyl alcohol-tungsten oxide composites at the photon energies 5.895, 6.490, 59.54 and 662 keV | |
| Shivaramu et al. | Charge carrier trapping processes in un-doped and BaAl2O4: Eu3+ nanophosphor for thermoluminescent dosimeter applications | |
| Rahim et al. | Physical and optical studies of Gd2O2S: Eu3+ nanophosphors by microwave irradiation and γ‐irradiation methods | |
| WO1997028223A1 (fr) | Composition de revetement absorbant les rayons thermiques et traitement permettant de conferer un pouvoir d'absorption de rayons thermiques | |
| Manjunatha et al. | Effect of zinc doping on the radiation shielding properties of calcium ferrite nanoparticles synthesized via green extract approach | |
| CN102534804A (zh) | 掺铕碘化锶闪烁晶体的防潮保护膜及其制备方法 | |
| Abdali | Crystal Structural, Morphological and Gamma Ray Shielding (γ-S) Efficiency of PVA/PAAM/PAA Polymer Blend Loaded with Silver Nanoparticles via Casting Method | |
| CN110197734A (zh) | 以天然皮革为基础的x射线屏蔽材料的制备方法 | |
| Negm et al. | Evaluation of shielding properties of a developed nanocomposite from intercalated attapulgite clay by Cd/Pb oxides nanoparticles | |
| CN114015088A (zh) | 一种有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法及其应用 | |
| DE2629187A1 (de) | Scintillator | |
| CA2520790C (en) | Lithium salt of polyacetylene as radiation sensitive filaments and preparation and use thereof | |
| DE1907612A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von hochmolekularem Polyallylalkohol |