Химическое осветительное устройство

 

Использование: в осветительной технике . Химическое осветительное устройство содержит корпус с хемолюминесцентной смесью, которая выполнена из флюоресцирующего вещества, активируемого за счет реакции хемолюминесцентного компонента с перекисным компонентом, расположенным внутри корпуса, и материала, способного к поглощению или сдвигу длины волны видимого света, излучаемого ИК-флюоресцирующей смесью, алюциированной с контейнером , 13 з.п.ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я F 21 К 2/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4894432/07 (22) 11.02.91 (46) 30.08.93. Бюл. 1Ф 32

,(31) 07/478.308 (32) 12,02.90 (33) US (71) Американ цианамид Компани (US) (72) Вальтер А.Смити (US) (56) Патент SU hh 44337799332200,, к л, F 21 К 2/06, 1978.

Applied 0ptios, т.5, гв 12, с. 1899-1901, 1966. (54) ХИМИЧЕСКОЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВОО

Изобретение относится к области хемо: люминесценции.

Уже известно химическое устройство для получения излучения, где в прозрачном или полупрозачном контейнере содержится

I хемолюминесцентная смесь. В устройствах такого типа имеется внешний герметичный отсек, где содержится несколько компонентов хемолюминесцентной смеси, отделен: ных друг от друга каким-либо хрупким средством, например, стеклянной или пластмассовой ампулой. При изгибе отсека хрупкое средство ломается, и компоненты

1хемолюминесцентной смеси смешивают друг с другом, в результате чего получается

|свет, излучаемый через стенки контейнера.

Обычно в состав хемолюминесцентной

: смеси входит какой-либо хемолюминесцентный компонент, например, сложный диз,фир щавелевой кислоты, реагирующий с перекисным компонентом, обычно зто смесь перекись водорода и флюоресцирующее вещество, активируемое хемолюминес„„5U„„1838718 АЗ (57) Использование: в осветительной технике. Химическое осветительное устройство содержит корпус с хемолюминесцентной смесью, которая выполнена из флюоресцирующего вещества, активируемого за счет реакции хемолюминесцентного компонента с перекисным компонентом, расположенным внутри корпуса, и материала, способного к поглощению или сдвигу длины волны видимого света, излучаемого ИК-флюоресцирующей смесью, алюциированной с контейнером, 13 з.п.ф-лы, 2 табл, центной реакцией. В состав смеси также могут входить катализаторы или активаторы, как правило, в соединении с перекисью, растворенными будучи в растворителе.

Обычно из химических устройств для получения невидимого излучения очень хорошо показало себя в военной области; в нем содержится флюоресцирующее вещест- QQ во, излучающее в инфракрасной области () спектра, то есть, при длине воды 700 нм и более.

Подобные устройства применяют в качестве маркеров в тех районах, где желаыЛ тельно сделать их обнаружение назаметным, то есть в районах, где требуется проявлять минимальное проникновение.

Так как зти маркеры излучают только в инф- () ракрасной области, то их можно обнаружить лишь с помощью инфракрасных инструментов.

Однако, в промышленности, производящей такие маркеры, гостоянно существует проблема, связанная с тенденцией устрой1838718 ства для получения инфракрасного излучения инфракрасного излучения генерировать также заметные количества видимого света, что уменьшает эффективность действия этих устройств. Излучение видимого света обычно возникает из-эа наличия незначительных количеств примесей, состоящих из производных флюоресцирующего вещества и иных компонентов, -используемых при производстве флюоресцирующего вещества. Прежде подавление излучения видимого света пытались достичь очисткой флюоресцирующего вещества, например, повторяющимися перекристаллизациями и т,д., стремясь удалить примеси либо достичь высоких концентраций инфракрасного флюоресцирующего вещества, чтобы в химическом устройстве происходило самопоглощение видимого света. Оба метода ослабления видимого излучения не только очень дорогие, но и не обеспечиваютуспешного решения поставленной задачи, то есть применением высоких концентраций флюоресцирующего вещества и.очисткой не удается полностью устранить излучение видимого света, тем более, что при высоких концентрациях инфракрасное флюоресцирующее вещество в отличие от примесей проявляет тенденцию к выпадению в осадок, из-за чего возникают еще большие проблемы с видимым излучением.

Таким образом, существует необходимость в химических устройствах излучением света, которые 1/ излучают свет только в инфракрасном диапазоне, 2/ совершенно не излучают видимый свет и 3/ могут изготавливаться и ри таких затратах, которые делают их производство привлекательным.

Выполнение всех перечисленных требований может принести значительную выгоду s очень важной области.

Данное изобретение относится к химическому устройству излучения света, содержащему в контейнере хемолюминесцентную смесь, состоящую из инфракрасного флюоресцирующего вещества, и связанный с ним материал, способный к поглощению видимого света, излучен ного хемолюминесцентной смесью, или к сдвигу за счет дисперсии видимого света к инфракрасным длинам волн.

Данное изобретение относится к химическому устройству излучения света, содержащему 1/ хемолюминесцентную смесь, состоящую из инфракрасного флюоресцирующего вещества, активируамого реакцией хемолюминесцентного соединения с перекисным компонентом, причем все это находится внутри прозрачного или полупрозрачного контейнера, и 2/ материал, способный к поглощению или сдвигу длины волны видимого света, излучаемого инфракрасной флюоресцирующей смесью.

В устройствах по данному изобретению имеется контейнер для хемолюминесцентной смеси с материалом, поглощающим видимый свет или сдвигающий его длину волны в инфракрасную область. Такой материал может а/ включаться в стенки контейнера, б/ включаться в полимерную гильзу, окружающую контейнер снаружи или расположенную изнутри контейнера, в/ наноситься на внутренние или внешние стенки контейнера, либо г/ диспергироваться или растворяться в хемолюминесцентном жидком содержании контейнера, Желательно, чтобы подобный материал включался в стенки контейнера.

Материал для поглощения или сдвига

20 волны видимого света должен не только поглощать или сдвигать длину волны видимого света, но и пропускать инфракрасное излучение, создаваемое инфракрасной смесью, почти полностью исключая поглощение ин25 фракрасного света. В число материалов, пригодных для той цели, входят красители, пигменты и т.д., причем они могут быть сами флюоресцирующими веществами. Материалы могут быть как органическими, так и не3О органическими. Желательно, чтобы подобные материалы не были флюоресци-. рующими веществами, излучающими видимый свет, то есть, возможно применение таких флюоресцирующих веществ, которые не способы к возбуждению с излучением видимого света под действием света. испускаемого инфракрасным флюоресцирую35 щим веществом, или в силу иной причины.

Наиболее желательно, чтобы поглотители

40 видимого света или материалы, сдвигающие.его длину волны, были способны к излучению инфракрасного света при возбуждении видимым светом.

B качестве примера подходящих мате45 риалов можно назвать нигроэины, азосоединения, диазосоединения, антрахиноны, пиразолоны, хинофталоны, хиролины, фталопериноны, пигменты кадмия, оксиды железа, алюминаты кобальта, черные

50 шпинели, зеленую окись хрома, ферроанид двухвалентного железа, синий ультрамарин, фталоцианин, желтый никелевый о азопигмент, карбазольный фиолетовый пигмент, углеродную сажу, перламутровые пиг55 менты, металлические чешуйчатые пигменты, пигменты, флюоресцирующие при свете, цветовые концентраты и им подобные вещества и их смеси, Возможно применение любого твердого материала, поглощающего видимое излу1838718 четкие или сдвигающего его длину волны, ес и размер его частиц в диаметре превыш ет2 мкм.

В качестве примера материалов, не только поглощающих видимый свет, но и испускающих инфракрасное излучение при возбуждении, можно назвать сульфид цинка, селенид цинка и цинк, германатное стекло, кремний п-типа, кремний с покрытием из

Sl )2, кремний, легированный мышьяком и т.4 ! Количество материала, поглощающего ви имый свет или сдвигающего его длину во н, находится в диапазоне от 0 5 до прибл зительно 10 вес.% из расчета по весу по имера или раствора, в котором он диспе гирован или растворен или на который он нанесен, а предпочтительно от 0,1 до пр близительно 7,5 вес.% на том же базисе.

М териал может быть включен в стенки конте нера, выполненные из прозрачного или по упрозрачного пластика, наиболее предпо тительно из какого-либо полиолефина, на ример, полиэтилена, полипропилена и т.д по любой известной методике, наприме, гомогенизацией материала и пластика в в де порошка или гранул и т.д, с последую им измельчением, перемешиванием по ме оду Венбери, формованием, литьем, экстр дированием и т.д. до получения гибкога ко тейнера в виде гильзы, трубки и т.д. Конце трация материала в стенках контейнера оп еделяется их толщиной, а именно, чем то ще стенки, тем меньше может быть конце трация материала, поскольку следует по ерживать заданную оптическую плотно ть в видимом участке спектра. Если материал, поглощающий видимый свет или сд игающий его длину волны, находится в уст ойстве в виде гильзы, то он может находи ься как снаружи, так и изнутри отсека, где размещается хемолюминесцентная см сь при условии, что гильза закрывает кон ейнер по всей площади. Если материал вы олнен в виде обертки, то им можно обернут контейнер в один или несколько слоев.

Поскольку излучение видимого света в ин ракрасных устройствах варьируется обрат о с концентрацией инфракрасного фл оресцирующего вещества, то приходится соответствующим образом регулировать кон ентрацию материала, поглощающего вид мый свет или сдвигающую длину его вол ы, так как с уменьшением концентрации инфракрасного флюоресцирующего веще тва увеличивается количество исп скаемого видимого света. Когда содержан е инфракрасного флюоресцирующего вещества в оксалатном компоненте близко к 0,3%, то требуется очень малая концентрация материала, например, приблизительно 0,5% при толщине стенки в50мил. При малых уровнях инфракрасного поглотителя (0,5-2,0%) требуется приблизительно 2% материала при стенке в 50 мил.

Все перечисленные устройства работают одинаково в том смысле, что в них имеются от".еки со стеклянными ампулами, 10 разделяющими смеси хемолюминесцентных компонентовдруготдруга доактивации устройства. Как было сказано ранее, в состав одной из смесей обычно входит раствор оксалата и инфракрасного

15 флюоресцирующего вещества, тогда как в состав смесей входит раствор перекиси и катализатора. B качестве растворов можно применять дибутилфталат или бутилбензоат поодиночке или в смеси в t-бутиловом спир20 те. Возможно применение любых извест0 ных флюоресцирующих веществ.

Инфракрасные флюоресцирующие вещества имеют такую формулу:

О

OR ОР. где R и R -алкильные группы из 1-18 атомов

30 углерода включительно.

Кроме того, можно применять такие флюоресцирующие вещества, как триэтилоксакарбоцианин.

В данном случае желательно применение хемолюминесцентных соединений, раскрытых в перечисленных выше патентах.

Приведенные далее примеры служат иллюстрацией изобретения, ни в коей мере не ограничивая его охват, определяемый формулой изобретения. Если нет специальных указаний, то все части и процентные отношения указаны по весу.

В последующих примерах see исследования проводились на инфракрасных иэлу45 чающих устройствах, состоящих из трубки длиной 6 дюймов (15,5 см). Когда в стенках трубки содержался материал, поглощающий видимый свет или сдвигающий его длину волны, то его добавляли к гранулам иэ пластика (полиэтилена), обрабатывали в барабане для перемещения и экструдирования в пресс-форме. Используемый здесь термин "стандартный" означает промышленно изготавливаемый компонент хемолю5 минесцентных смесей. В каждом случае в качестве инфракрасного фл юоресци рующего вещества использовался 16,17-дидецилоксивоолантрон (001/).

Пример 1. Стандартный оксалатный компонент стандартного химического устройства для излучения инфракрасного света

1838718 с содержанием 0,377 DDV развели не содержащим флюоресцирующего вещества оксалатным раствором для получения пробных растворов 50о, 40, 30 и 20 концентрации по отношению к стандартной.

Полученные оксалатные растворы пометили в а/ чистую шестидюймовую полиэтилено. вую трубку с одним заваренным концом и б/ схожую трубку таких же размеров, в пластике которой диспергированы 2 весовых синего флюоресцирующего пигмента

Radiant К 600 39.

Кроме того, аналогично обработку пошел неразбавленный (100о ) оксалатный раствор. Каждое устройство активировалось стандартным перекисным раствором, и спустя минуту после активации измерялся видимый свет. Результаты измерения представлены в табл.1. Чистая трубка испускала красный свет, а трубка, окрашенная в синее — голубовато-белый.

Из табл. 1 видно, что присутствие синего красителя в стенках полиэтиленовой трубки эффективно подавляет выход видимого света. Заметим, что благодаря присутствию синего красителя можно уменьшить концентрацию стандартного флюоресцирующего вещества до 40 от стандартной, что следует считать достоинством данного изобретения. В каждом случае получалось в общем одинаковое инфракрасное излучение.

ll р и м е р 2. Из состава полимера изготовили несколько полиэтиленовых корпусов. Затем к полимерной смоле добавили краситель, перемешали и экструдировали в виде гранул. Гранулы еще раз экструдировали и отформовали в виде корпусов. По цвету корпуса были очень однородными, Испольэовали тот же краситель, что и в примере 1. После этого, как заварили корпуса с одного конца, в них добавили стандартный оксалатный раствор, содержащий 0,128

DDV, и активировали его стандартным перекисным раствором. Замер видимого света производили спустя минуту и 5 минут после активации с помощью спектрального точечного измерителя Модель 0В1/4,снабженного фототропным фильтром.

Результаты представлены в табл,2.

Требованиям на излучение соответствовали все корпуса. Требованием на излучение видимого света соответствовали лишь синие корпуса.

Пример 3. Повторили процедуру по примеру 1 за тем исключением,,что испытываемые устройства были изготовлены по указаниям патента США М 4814949. Форма устройства была круглой, Первое устройство изготовили из полипропиленового листа, пигментированного синим красителем из 3 пигментов при концентрации и приблизительно 15ь, второе устройство изготовили иэ чистого полипропиленового ли5 ста. После активации у устройства, изготовленного иэ чистого полимерного листа, наблюдалось избыточное видимое свечение, хорошо заметное глазом, адаптировавшимся к темноте. Яркость ви10 димого света составляла 0,09 х 10 ламберт на фут. Устройство из полипропиленового листа, окрашенного синим пигментом, имело яркость менее 0,001 х 10 ламберт на фут.

15 Пример ы 4-13.Вместосинегопигмента, укаэанного в процедуре примера 1, использовали различные пигменты и красители. Полученные результаты соответствовали тем, что указаны в примере 1.

20 4. Синий люминесцентный краситель.

5. Синий фталоцианиновый пигмент (А)

6. Синий ультрамарин (А)

7. С и н ий кобал ьт

8. Углеродная сажа (2M*)

25 9. Раствор сульфидов Са/Hg

10, Зеленая окись хрома

11. )Келтый никелевый азопигмент

12. Карбазольный фиолетовый пигмент (А)

30 13. Оксихлорид висмута

14. Сульфид цинка.

15, Селенид цинка и цинк.

Формула изобретения

1. Химическое осветительное устройст35 во, содержащее корпус с расположенным в нем хемолюминесцентной смесью, о т л ич а ю щ е е с я тем, что хемолюминесцентная смесь выполнена из инфракрасного флюоресцирующего вещества, активируемого за

40 счет реакции хемолюминесцентного компонента с перекисным компонентом, расположенным внутри корпуса,,и материала, способного к поглощению или сдвигу длины волны видимого света, излучаемого ИК флю45 оресцирующей смесью, алюциированной с контейнером, 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что материал, поглощающий или сдвигающий длину волны видимого света, 50 диспергирован в пластине, из которого выполнены стенки корпуса.

3. Устройство по п.1, отл и ч а ю щеес я тем, что корпус снабжен. пластиковой гильзой, в которой диспергирован матери55 ал, поглощающий или сдвигающий длину волны видимого света, 4. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в качестве инфракрасного флюоресцирующего вещества выбран 16,17-диалкоксивоолантропом.

1838718

Таблица 1

5. Устройство по и. 4, о тл и ч а ю ще е с я тем, что в качестве инфракрасного флюоресцирующего вещества выбрано соединение формулы, где R и R, из независимо а кильной группы с 1 — 18 атомами углерода. 5

6. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что R u R являются децилом.

7. Устройство по и. 5, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что R u R являются гексилом.

8. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е- 10 с я тем, что в качестве материала, поглощащего видимый свет или сдвигающий его ину волны, выбран синий краситель.

9. Устройство по и. 1, отл и ч а ю ще ес я тем, что корпус выполнен в виде трубки. 15

10. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ея тем, что в качестве материала, поглощащего видимый свет или сдвигающий его ину волны, выбрано невидимое флюоресирующее вещество. 20

11. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что в качестве материала, поглощающего видимый свет или сдвигающий его длину волны, выбран материал, излучающий инфракрасное излучение.

12. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что материал, поглощающий видимый свет или сдвигающий его длину волны, включен в виде дисперсии в укаэанной хемолюминесцентной смеси.

13. Устройство по и. 12, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что материал, поглощающий видимый свет или сдвигающий его длину волны, выполнен в виде диспергированных частиц.

14. Устройство по и. 12, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что материал, поглощающий видимый свет или сдвигающий его длину волны, выпьлнен в виде растворенного красителя или пигмента.

1838718

Таблица 2

Составитель В. Попова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л,Ливринц

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина; 101

Заказ 2921 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5