Способ получения материала для изготовления светокорректирующей полимерной пленки



Способ получения материала для изготовления светокорректирующей полимерной пленки
Способ получения материала для изготовления светокорректирующей полимерной пленки
Способ получения материала для изготовления светокорректирующей полимерной пленки
Способ получения материала для изготовления светокорректирующей полимерной пленки
Способ получения материала для изготовления светокорректирующей полимерной пленки
Способ получения материала для изготовления светокорректирующей полимерной пленки

 


Владельцы патента RU 2567909:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "Некс-Т" (RU)

Изобретение относится к способу получения материала для изготовления светокорректирующей полимерной пленки, которая может быть использована в сельском хозяйстве, в производстве экранов, мониторов и в других областях техники. Способ включает растворение и перемешивание термопластичного полимера, углеводородов парафинового ряда и флуоресцирующей добавки (ФД) с использованием органических растворителей (ОР). В качестве ФД используют квантовые точки (КТ) с заданной эффективной шириной запрещенной зоны (ЭШЗЗ). ЭШЗЗ КТ находится в пределах от 0,1 до 1,5 электронвольт (eV). Перемешивание раствора проводят при 60-80°С. Для получения осадка температуру раствора снижают до 35-45°С, при этом в качестве осадителя используют смесь ОР. Для дополнительного снижения токсичности заявленного способа при получении материала выгруженный осадок осушают, удаляя из него осадитель, осадитель улавливают и возвращают в раствор. Технический результат - снижение токсичности способа получения материала с использованием квантовых точек, повышение фотостабильности светокорректирующей пленки и повышение эффективности преобразования естественного света. 9 з.п. ф-лы, 6 ил., 6 пр.

 

Изобретение относится к способам получения полимерных люминесцирующих материалов. Люминесцирующий селективно поглощающий излучение материал может быть использован в сельском хозяйстве в качестве светопреобразующего материала, в производстве экранов и мониторов, для целей организации специальной и декоративной подсветки интерьеров, специального освещения, рекламы, оформления витрин и т.п.

В настоящее время предложены многочисленные способы изготовления флуоресцирующих полимерных пленок для коррекции спектрального состава излучения.

Известен способ (патент РФ №2488621), заключающийся в нанесении на стекло или листовой поликарбонат коллоидных полупроводниковых люминофоров, диспергированных в полимерных лаках и лаковых основах, типа поликарбоната, полиметилметакрилата, поливинилхлорида и некоторых других.

Для эффективной работы люминесцирующего слоя он должен быть нанесен на подложку сверху, т.е. снаружи, со стороны падающего света. Это необходимо по причине того, что любая из указанных в патенте подложек имеет собственное поглощение в УФ-области. Люминесцирующий слой, нанесенный на подложку сверху, подвергается воздействию негативных факторов окружающей среды (осадков, солнечного света, температуры), что приводит к его отслаиванию, а также к уменьшению интенсивности люминесценции. Кроме того, использование в качестве полимерной матрицы или подложки из полихлорвинила (ПВХ) является нежелательным, т.к. при воздействии на ПВХ солнечного света в материале происходит процесс элиминирования с выделением газообразной соляной кислоты, что приводит к разрушению диспергированных в материале люминофоров.

Известен также способ получения наночастиц сульфида кадмия непосредственно в полимерной матрице (патент РФ №2370517). В способе используются блок-сополимеры стирола с этиленоксидом и 4-винилпиридином. Процесс проводится в эмульсии, стабилизированной додецилсульфатом в водной среде или полярном растворителе (спирте). В качестве прекурсоров используются водорастворимые соли кадмия, сульфид натрия или сероводород. Недостатком данного метода является сложность приготовления коллоидной стабильной эмульсии, большая длительность процесса (перемешивание в течение суток и более), а также наличие дополнительной громоздкой стадии отмывки анионного поверхностно-активного вещества (ПАВ).

Наиболее близким аналогом является способ получения концентрата на основе люминесцирующего пигмента (патент РФ №2007433). Концентрат содержит полиэтилен высокого давления (ПЭВД), парафиновый углеводород, а также дневной флуоресцирующий пигмент на основе меламинформальдегидных смол и органической люминесцентной составляющей на основе родамина. Красящий концентрат приготовляется в смесителе при температуре 120-145°C. После окончания цикла перемешивания полученный красящий концентрат гранулируют. Окрашивание полиэтилена проводят путем смешения гранул красящего концентрата с гранулами полиэтилена с последующей обработкой методом экструзии или литья под давлением.

Недостатком способа является высокая токсичность процесса, т.к. при температурах переработки материала происходит выделение формальдегида, что приводит к необходимости введения поглотителя формальдегида. Кроме того, родамины будучи органическими люминофорами имею низкую фотостабильность и выгорают на солнце в течение нескольких дней (см., например, Теренин А.Н. Фотоника молекул красителей. Л.: Наука, 1967).

Задачей изобретения является создание малотоксичного способа получения материала, обеспечивающего повышение фотостабильности светокорректирующей пленки.

Технический результат заключается в снижении токсичности способа получения материала с использованием флуоресцирующей добавки, обеспечивающей повышение фотостабильности светокорректирующей пленки, повышение эффективности преобразования естественного света.

Задача изобретения решается тем, что в способе получения материала для изготовления светокорректирующей полимерной пленки, заключающемся в перемешивании термопластичного полимера, углеводородов парафинового ряда и флуоресцирующей добавки с использованием органических растворителей, нагреве ингредиентов в процессе их перемешивания, выгрузке материала и его гранулировании, согласно изобретению перед выгрузкой материала проводят его осаждение, в качестве осадителя используют смесь органических растворителей, а для получения осадка температуру раствора снижают, в качестве флуоресцирующей добавки используют квантовые точки с заданной эффективной шириной запрещенной зоны, а упомянутые ингредиенты используют в следующих соотношениях, мас.%:

квантовые точки - 0,01÷1,0;

углеводороды парафинового ряда - не более 4,5;

термопластичный полимер - остальное.

В частном случае применения изобретения перемешивание раствора производят при температуре 60÷80°С, а для получения осадка температуру раствора снижают до 35÷45°С, при этом в качестве осадителя используют смесь органических растворителей, взятых из ряда п-, о- или м-ксилола, крезол, бензол, скипидар, гексанон, гексан, октан, декан, толуол, метилцеллозольв, пиридин, ацетон, тетрагидрофуран, этанол, метанол, бутанол, аллилацетат.

В других частных случаях при получении материала заявленным способом в раствор могут дополнительно вводить светостабилизирующую добавку не более 5,0 мас.%., пластификатор не более 5,0 мас.%, поверхностно-активные вещества не более 0,1 мас.%, антиоксиданты не более 1 мас.%, светорассеивающую добавку не более 3,5 мас.%.

В предпочтительном случае осуществления заявленного способа выгруженный осадок осушают, удаляя из него осадитель, осадитель улавливают и возвращают в раствор.

При осуществлении способа целесообразно использовать квантовые точки, эффективная ширина запрещенной зоны которых находится в пределах от 0,1 до 1,5 электронвольт (eV).

Квантовые точки имеют большой потенциал практического применения. В первую очередь это связано с возможностью изменения такого параметра квантовой точки, как эффективная ширина запрещенной зоны. При этом изменяются оптические свойства системы: длина волны люминесценции, область поглощения. С практической точки зрения важные оптические диапазоны - видимый 400-750 нм, ближний инфракрасный 800-900 нм - окно прозрачности крови, 1300-1550 нм - телекоммуникационный диапазон.

Квантовые точки могут быть созданы на основе гетеропереходов.

Данный подход реализуется в квантовых точках типа ядро-оболочка (ядро из одного полупроводника, оболочка из другого). По аналогии с классической теорией гетеропереходов можно выделить две разновидности квантовых точек типа ядро-оболочка.

Тип 1. Широкозонный полупроводник является оболочкой, узкозонный - ядром. Более широкозонный полупроводник выполняет роль пассиватора поверхностных состояний и локализует электрон-дырочную пару внутри ядра. Данный подход используется для увеличения эффективности люминесценции.

Тип 2. Ширины запрещенных зон полупроводников сопоставимы, однако края зон сдвинуты относительно друг друга. Фотовозбужденным носителям заряда энергетически выгодно находиться в разных частях такого нанокристалла, например, электрону выгодно находиться в оболочке, дырке - в ядре (либо наоборот). Квантовые точки ядро-оболочка типа 2 демонстрируют пространственное разделение носителей заряда и могут быть интересны для создания систем с большим временем жизни фотовозбужденной электрон-дырочной пары (вследствие уменьшения перекрывания волновых фунций электроны и дырки). Другим эффектом является уменьшение эффективной ширины запрещенной зоны (ширина запрещенной зоны определяется разностью энергий края зоны проводимости материала оболочки и края валентной зоны материала ядра) и смещение максимума люминесценции в красную область.

Дисперсия коллоидных нанокристаллов по размеру приводит к уширению полос поглощения в спектрах (см. Nanocrystal quantum dots./Second Edition. Edited by Victor Klimov. USA, 2004). В режиме полного квантового ограничения энергия перехода в первом приближении обратно пропорциональна радиусу нанокристалла. В этом случае уширение полосы поглощения пропорционально сдвигу этого перехода относительно ширины запрещенной зоны объемного материала. В связи с указанным для обеспечения характеристик флуоресцирующих материалов целесообразно задавать не размеры квантовых точек, а эффективную ширину запрещенной зоны.

Методы коллоидной химии позволяют синтезировать многокомпонентные квантовые точки из полупроводников с различными характеристиками, в первую очередь, с различной шириной запрещенной зоны (см., например, патент РФ №2346022).

Для квантовых точек возможно образование твердых растворов полупроводников, если наблюдается взаимная растворимость материалов в объемном состоянии. Как и в случае объемных полупроводников, образование твердых растворов приводит к модификации энергетического спектра - эффективные характеристики являются суперпозицией значений для индивидуальных полупроводников. Данный подход позволяет изменять эффективную ширину запрещенной зоны при фиксированном размере квантовой точки, что дает еще один способ управления их характеристиками.

Известно, что фотостабильность коллоидных полупроводниковых квантовых точек со структурой ядро-оболочка в кислородсодержащей среде невысокая (см., например, патент РФ №2461813), поэтому при получении материала для изготовления светокорректирующей пленки целесообразно распределять квантовые точки в объеме полимера.

В качестве термопластичного полимера (термопласта) предлагается использовать следующие полиолефины: полиэтилен (ПЭ) низкого и высокого давлений (ПЭНД и ПЭВД); смеси ПЭНД и ПЭВД; полипропилен (ПП) и его смеси с ПЭ; полибутадиен (ПБ) и его смеси с ПЭ и ПП; полистирол; полибутилен и его сополимеры; сополимеры ПБ и этилена; полистирол и его сополимеры; поли-4-метилпентен-1 и его сополимеры; сополимеры этилена с винилацетатом.

В качестве светостабилизирующей добавки могут использоваться следующие вещества: пространственно-затрудненные пипередины, типа 2,2,6,6,-тетраметилпипередиламид, 1-(2-оксиэтилен-2,2,6,6-тетраоксипипередин, (тинувин-622), а также диацетам-5 и полицетам-81.

В способе получения заявляемого материала также могут использоваться следующие улучшающие добавки: пластификаторы; ПАВ анионной, катионной и неионогенной природы; антиоксиданты и светорассеивающие добавки, возможно пигменты.

В качестве пластификатора (модификатора механических свойств и реологии) могут использоваться следующие вещества: нуклеирующие агенты - 4-дифенилкарбоновая кислота, дибензилиденсорбитол, тимин, олигоэфиры, сомономеры бутена, гексена и октена.

В качестве ПАВ могут использоваться вещества как катионной (например, алкоксибензалконийхлорид), так и анионной (алкилсульфоэтоксилат) природы.

В качестве антиоксидантов могут использоваться замещенные фенолы, ароматические амины и триалкилфосфины.

В качестве светорассеивающей добавки могут использоваться следующие вещества: SiO2 (аэросил), ZnO (оксид цинка), мел (карбонат кальция).

Одна из возможных сфер применения светокорректирующей пленки - использование ее в качестве пленочного укрытия теплиц, предназначенных для выращивания растений в защищенном грунте.

Известно, что применение флюоресцирующих пленок в сельском хозяйстве связано с тем обстоятельством, что эффективность целого ряда фотосинтетических и фототропических эффектов в зеленых растениях принципиальным образом зависит от спектрального состава падающего излучения (Тихомиров А.А., Лисовский Г.М., Сидько Ф.Я. Спектральный состав света и продуктивность растений. Новосибирск: Наука, 1991).

Обобщенная спектральная зависимость (линия 2) фотосинтетической активности растений приведена на фиг.1. Там же приведены зависимость спектрального распределения естественного освещения в теплице, покрытой стандартной пленкой толщиной 100 мкм (линия 1), и зависимость спектрального распределения освещения в теплице, покрытой флуоресцирующей ПЭВД-пленкой, произведенной с использованием заявляемого материала (линия 3).

Светокорректирующая пленка изготавливается на основе материала, полученного в процессе перемешивания термопластичного полимера, углеводородов парафинового ряда и флуоресцирующей добавки с использованием органических растворителей, нагрева ингредиентов в процессе их перемешивания, выгрузки материала и его гранулирования, при этом перед выгрузкой материала проводят его осаждение, в качестве осадителя используют смесь органических растворителей, а для получения осадка температуру раствора снижают, в качестве флуоресцирующей добавки используют квантовые точки с заданной эффективной шириной запрещенной зоны. В этом случае для насыщения массы полиолефина могут быть использованы коллоидные квантовые точки, изготовленные на основе сульфидов, селенидов и халькогенидов кадмия, свинца, индия; селенидов указанных металлов, содержащие фазу или оболочку или один или более слоев сульфидов цинка и кадмия или других полупроводниковых материалов, отличающихся шириной запрещенной зоны. Эффективная ширина запрещенной зоны в данном случае должна находиться в пределах 0,5÷1,4 eV и квантовые точки при этой ширине запрещенной зоны эффективно люминесцируют в области 580-700 нм.

Ингредиенты вводят в материал в следующих соотношениях: квантовые точки 0,01÷1,0 мас.%; углеводороды парафинового ряда не более 4,5 мас.%; термопластичный полимер - остальное.

В частном случае применения изобретения перемешивание раствора производят при температуре 60÷80°С, а для получения осадка температуру раствора снижают до 35÷45°С, при этом в качестве осадителя используют смесь органических растворителей, взятых из ряда п-, о- или м-ксилола, крезол, бензол, скипидар, гексанон, гексан, октан, декан, толуол, метилцеллозольв, пиридин, ацетон, тетрагидрофуран, этанол, метанол, бутанол, аллилацетат.

Материал может дополнительно содержать светостабилизирующую добавку не более 5,0 мас.%, пластификатор не более 5,0 мас.%, ПАВ не более 0,1 мас.%, антиоксиданты не более 1 мас.%, светорассеиваюшую добавку не более 3,5 мас.%.

Для дополнительного снижения токсичности заявленного способа при получении материала выгруженный осадок осушают, удаляя из него осадитель, осадитель улавливают и возвращают в раствор.

Ниже приводятся конкретные примеры реализации данного изобретения.

Пример 1

В дисольвер для перемешивания загружали, % мас.:

- 83,079 % мас. подходящего растворителя, выбранного из ряда п-, о- или м-ксилолы, крезол, скипидар, гексанон, гексан, октан, декан, толуол, метилцеллозольв, пиридин, ацетон, этанол, метанол, бутанол, аллилацетат,

- 16,7 % мас. полиэтилена ПЭВД (ГОСТ 16337-77, производства АО «Казаньоргсинтез»),

- 0,17 % мас. углеводородов парафинового ряда- смеси пентадекана с гептадеканом в массовом соотношении 1:1,

- 0,017 % мас. светостабилизатора Тинувин-622,

- 0,017 % мас. пластификатора- диоктилфталата,

- 0,017 % мас. коллоидного люминофора на основе квантовых точек «CANdots» (CAS N1306-23-7, квантовые точки с ядром CdSe и оболочкой ZnSe/ZnS, дисперсия в гексане, максимум пика люминисценции при 620 нм, производитель Strem Chemicals Inc).

Перемешивание проводится в течение 2-х часов при температуре 60-80°C. По достижении полного растворения в смесь добавляется осадитель из указанного выше ряда и температура снижается до 35-45°C.

Процесс разделения происходит в узком температурном диапазоне ΔT=2-4°C, т.к. является аналогом фазового перехода. Осаждение начинается с резкого возрастания вязкости и последующей стадией коацервации, которая быстро переходит в осаждение (см. Папков С.П. Физико-химические основы переработки полимеров. М.: Химия, 1971. Полипропилен. Под ред. В.И. Пилиповского и И.К.Ярцева. Л.: Химия, 1967).

Полнота и качество такого осаждения зависят от тщательного подбора системы «растворитель-осадитель».

Растворителями в данной системе являются неполярные углеводороды алканового ряда (гексан, октан, декан, додецилдекан и аналогичные), ксилолы, толуол и аналогичные. К осадителям относятся полярные соединения типа пиридин, ацетон, этанол, этилацетат, метанол, бутанол, аллилацетат и им подобные.

Использована следующая общая схема подбора оптимальной смеси растворителей и/или осадителей. Смесь подбирается таким образом, чтобы обеспечить начало осаждения при температуре 45°C, после чего проверяется полнота растворения при повышении температуры. Оптимальной считается такая смесь, когда при 60-80°C происходит полное растворение полимера. Подбор оптимальной смеси «растворитель-осадитель» дополнительно осложняется необходимостью соосаждения полимера совместно с квантовыми точками и равномерностью их распределения в объеме осажденного полимера.

Для обеспечения более полного осаждения предлагается некоторое количество осадительных компонентов добавлять в перемешиваемую смесь при температуре растворения.

Парафиновые углеводороды добавляют в систему не как растворитель или осадитель, а в качестве модификатора реологии.

По мере выпадения осадок выгружается на ленту ленточного осушителя, где теплым воздухом отдувается основная масса растворителя. Отдуваемый растворитель улавливается и возвращается обратно в дисольвер. С транспортера ленточного осушителя хлопья полимера выгружаются в бункер измельчителя.

Полученный материал представляет собой суперконцентрат, который используют для производства пленочного материала. Производство пленки (рукава) толщиной 100 мкм осуществляли с помощью лабораторного экструзера и промышленной установки ОРП. Норма ввода материала (суперконцентрата) составила 50 г на 1 кг коммерческого гранулята ПЭВД марки 153 13-003 (ГОСТ 16337-77).

Флуоресцентные свойства полученных пленок подтверждаются спектром, приведенным на фиг. 2. Возбуждение проводится светодиодом на длине волны 400 нм. Максимум флуоресценции находится при 620 нм в соответствие с паспортным значением для использованных квантовых точек «CANdots» (производитель Strem Chemicals Inc.).

Полученная флуоресцирующая пленка испытывалась в вегетационных опытах на Михневской опытной станции ВНИИР по известной методике (см. Минич А.С., Минич И.Б., Райда B.C. и др.// Сельскохозяйственная биология. 2003. №3. С. 112-115). Результаты испытаний образцов флуоресцирующей пленки по ее влиянию на продуктивность некоторых сельскохозяйственных культур представлены в таблице 1, приведенной на фиг. 3. Для выращивания растений использовали почвенную смесь, состоящую из равных количеств перегноя, чернозема и торфа. Растения выращивали в защищенном грунте с использованием обогреваемых культивационных сооружений. Спектральный состав освещения в теплице и приведенную освещенность контролировали на спектрометре AvaSpec-2040 (производство фирмы Avantes). В качестве контрольного пленочного укрытия использовали стандартную пленку по ГОСТ 10354-82 номинальной толщиной 100 мкм.

Пример 2

На стадии приготовления раствора использовали, % мас.:

- 83,047 % мас. подходящего растворителя из списка по Примеру 1,

- 16,7 % мас. ПЭВД указанной квалификации;

- 0,17 % мас. углеводородов парафинового ряда - смеси пентадекана с гептадеканом в массовом соотношении 1:1;

- 0,083 % мас. квантовых точек «CANdots» с максимумом люминесценции при 620 нм.

Полученный материал использовался в 20-кратном разбавлении для получения флюоресцирующей пленки, как описано в примере 1. Полученные пленки испытывались в вегетационных опытах. Результаты также приведены в таблице 1 (фиг. 3).

Пример 3

На стадии приготовления раствора использовали, % мас.:

- 82,9% мас. подходящего растворителя из списка по Примеру 1;

- 16,6% мас. ПЭВД указанной квалификации;

- 0,16% мас. углеводородов парафинового ряда;

- 0,16% мас. квантовых точек «CANdots» с максимумом люминесценции при 620 нм;

- 0,03% мас. тонкодисперсного SiO2 в виде аэросила марки А-380;

- подходящий растворитель из списка по Примеру 1 - остальное до 100 мас.%.

Полученный материал использовался в 20-кратном разбавлении для получения флюоресцирующей пленки, как описано в примере 1. Полученные пленки испытывались в вегетационных опытах. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 4

Флуоресцирующую пленку получали, как в примере 3, за исключением того, что вместо аэросила А-380 добавляли мелкодисперсный ZnO в количестве 0,03% мас., использовали 0,05 мас.% поверхностно-активного вещества - алкилсульфата, 4,5 мас.% светостабилизатора - фенилсалицилата, 4,5 мас.% пластификатора диоктилфталата и до 100 мас.% растворителя ксилола. Данные по эффективности полученного материала приведены в таблице 1.

Результаты испытаний показывают достаточно высокую эффективность светокорректирующего материала. Применение в качестве флуоресцирующей добавки квантовых точек с заданной эффективной шириной запрещенной зоны обеспечивает повышение эффективности преобразования естественного света, а также фотостабильности флуоресцирующей добавки, что позволило культивировать растения в течение всего срока вегетации без замены пленочного материала. Кроме того, применение квантовых точек позволило снизить токсичность производства светокорректирующего материала.

Другая возможная сфера применения светокорректирующей пленки - использование ее для изготовления люминесцентных экранов и мониторов.

Люминесцентный экран состоит из светодиодной матрицы на основе экономичных и высокоэффективных синих светодиодов и люминесцентного полимерного покрытия с нанесенным на него полиолефиновым полимером, содержащим квантовые точки.

Полимерное покрытие представляет собой полимерную основу, оптически прозрачную в синей видимой области спектра 380-450 нм, изготовленную на основе следующих полимеров: полиметакрилатов, или поликарбонатов, или полистирола и аналогичных полимеров с нанесенным чередующимися слоями полиолефина, содержащего квантовые точки, характеризующиеся люминесценцией в зеленой G (540-580 нм) и красной R (620-630 нм) областях спектра, и слоя, не содержащего фотоактивной добавки (В).

Нормированные спектральные профили RGB-факторов люминесцирующих слоев на основе квантовых точек CdSe/CdS/ZnS приведены на фиг. 4. На графике линия 1 отражает характеристику: нелюминесцирующий слой, светодиод с максимумом высвечивания λmax=400 нм и шириной пика Δλ=10 нм; линия 2 - слой с квантовыми точками, люминесцирующими в зеленой области спектра, λmax=540 нм, Δλ=45 нм; линия 3 - слой с квантовыми точками, люминесцирующими в красной области спектра, λmax=630 НМ, Δλ=40 НМ.

Основные параметры высвечивающих элементов приведены в таблице 2 (см. фиг. 5).

Высокие оптические свойства RGB-элементов позволяют получить область цветового охвата, существенно более широкую, чем у традиционных OLED-мониторов. Цветовой охват дисплея (пунктирный треугольник) на основе полиолефиновой пленки, модифицированной квантовыми точками CdSe/CdS/ZnS (см. фиг. 6).

Управление физической яркостью пикселя может быть осуществлено методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), что позволяет получить более глубокие ахроматические оттенки и соответственно высокую степень контрастности (см., например, Шуберт Ф.Е. Светодиоды. М.: ФИЗМАТГИЗ, 2008. Бугров В.Е., Виноградова К.С. Оптоэлектроника светодиодов. СПб.: 2013). Применение экономичной и дешевой синей светодиодной матрицы, прекрасные физико-оптические свойства квантовых точек, а также указанный метод управления физической яркостью пикселя обусловили более высокую эффективность люминесцентного дисплея по сравнению с традиционными OLED-дисплеями.

В качестве слоя с квантовыми точками, люминесцирующими в красной области спектра, может быть использована пленка, полученная из материала по примеру 1.

Для получения люминесцирующей пленки, предназначенной для использования в люминесцентных экранах, в качестве сырья использовали смесь полиолефина марки Lupol (производства LG Chemicals, Южная Корея).

Для изготовления однослойной флюоресцирующей пленки с квантовыми точками, люминесцирующими в зеленой области, методом выдува рукава использовали суперконцентрат, полученный в соответствии с разработанной технологией с использованием квантовых точек «CANdots» (CAS N1306-23-7, квантовые точки с ядром CdSe и оболочкой ZnSe/ZnS, дисперсия в гексане, максимум пика люминесценции при 550 нм, производитель Strem Chemicals Inc, эффективная ширина запрещенной зоны составляет 0,7 эВ).

Пример 5

Для получения суперконцентрата в диссольвер для перемешивания загружали:

- 87,5 % мас. смеси растворителей по примеру 1,

- 10% мас. указанного выше полиолефина,

- 0,5% мас. углеводородов парафинового ряда - смеси пентадекана с гептадеканом в массовом соотношении 1:2,

- 0,5% мас. светостабилизатора - гидроксифенилбензотриазола,

- 0,3% мас. пластификатора - дибутилфталата,

- 0,2% мас. антиоксиданта - фенил-п-фенилендиамина,

- 0,5% мас. модификатора реологии - изононилизононата,

- 0,5% мас. коллоидного люминофора на основе квантовых точек «CANdots» (CAS N1306-23-7, квантовые точки с ядром CdSe и оболочкой ZnSe/ZnS, дисперсия в гексане, максимум пика люминесценции при 550 нм, производитель Strem Chemicals Inc).

Перемешивание проводится в течение 1,0 часа при температуре 80°C. По мере достижения полного растворения в смесь добавляется осадитель из указанного выше ряда и температура снижается до 35°C. По мере выпадения осадок выгружается на ленту ленточного осушителя.

Осушение полученного осадка осуществляется воздухом при 50%» в течение 0,5 часа, удаляется основная масса растворителей и осадителей. Отдуваемый растворитель улавливается и возвращается обратно в диссольвер.

Подготовленный суперконцентрат используют для производства пленочного материала методом выдува рукава. В результате получена флуоресцирующая пленка толщиной 80 мкм с прочностью на разрыв 125 кг/м2 и относительным удлинением при разрыве 205%.

Абсолютный квантовый выход люминесценции полученного материала, измеренный по примеру 5, составил 55%.

Пример 6

Флуоресцирующую пленку получали, как в примере 5, за исключением того, что вместо указанного антиоксиданта использован антиоксидант марки Lowinox СА22- пространственно-затрудненный фенольный антиоксидант.

Квантовый выход флюоресценции полученного светокорректирующего материала составил 42%.

Приведенные примеры получения и применения материала для изготовления флуоресцирующих пленок показывают, что материал, получаемый заявленным способом, может быть использован в различных отраслях промышленности с получением заявленных полезных свойств.

1. Способ получения материала для изготовления светокорректирующей полимерной пленки, заключающийся в перемешивании термопластичного полимера, углеводородов парафинового ряда и флуоресцирующей добавки с использованием органических растворителей, нагреве ингредиентов в процессе их перемешивания, выгрузке материала и его гранулировании, отличающийся тем, что перед выгрузкой материала проводят его осаждение, в качестве осадителя используют смесь органических растворителей, а для получения осадка температуру раствора снижают, в качестве флуоресцирующей добавки используют квантовые точки с заданной эффективной шириной запрещенной зоны, а упомянутые ингредиенты используют в следующих соотношениях, мас.%:
квантовые точки 0,01-1,0;
углеводороды парафинового ряда не более 4,5;
термопластичный полимер - остальное.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание раствора производят при температуре 60-80°С.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для получения осадка температуру раствора снижают до 35-45°С.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве осадителя используют смесь органических растворителей, взятых из ряда п-, о- или м-ксилола, крезола, бензола, скипидара, гексанона, гексана, октана, декана, толуола, метилцеллозольва, пиридина, ацетона, тетрагидрофурана, этанола, метанола, бутанола, аллилацетата.

5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что в раствор дополнительно вводят светостабилизирующую добавку не более 5,0 мас.%.

6. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что в раствор дополнительно вводят пластификатор не более 5,0 мас.%.

7. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что в раствор дополнительно вводят поверхностно- активное вещество не более 0,1 мас.%.

8. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что в раствор дополнительно вводят антиоксидант не более 1 мас.%.

9. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что выгруженный осадок осушают, удаляя из него осадитель, осадитель улавливают и возвращают в раствор.

10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что используют квантовые точки, эффективная ширина запрещенной зоны которых находится в пределах от 0,1 до 1,5 электронвольт (eV).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электронной техники и техники освещения на основе полупроводниковых светоизлучающих диодов (СИД), а именно к фотолюминофорной смеси для приготовления фотолюминесцентной пленки белых светодиодов.

Изобретения могут быть использованы в системах освещения. Смесь люминофоров состоит из редкоземельного люминофора красного свечения, например YOE, редкоземельного люминофора зеленого свечения, например одного из LAP, CAT или CBT, и редкоземельного люминофора синего свечения, например одного из BAM и SCAp.
Изобретение относится к способам получения фотолюминофоров и может быть использовано при изготовлении светодиодов белого света. Смешивают компоненты смеси, измельчают в планетарной мельнице с ускорением 20 G в течение не менее 25 мин.

Изобретение относится к полимер-неорганическим композиционным материалам на основе полиметилметакрилата и наночастиц твердых растворов ZrO2 с лантанидами, выбранными из Eu, Tb и Tm.

Изобретение относится к области люминофорных материалов, а именно к монокристаллическому люминофорному материалу для светодиодов белого света. Материал представляет собой твердый раствор оксида алюминия и иттрий-алюминиевого граната с церием и имеет состав, соответствующий формуле Y3-xCexAl5+yO12+1.5y, где x=0,02-0,05, y=0,17-3,97.

Изобретение может быть использовано в типографских красках при производстве и обращении защищенных от подделок документов и изделий. Люминесцентные защитные чернила содержат растворитель и полупроводниковые нанокристаллы, диспергированные в кремнийорганическом соединении, состоящие из последовательно расположенных: полупроводникового ядра 1, первого 2 и второго 3 полупроводниковых слоев, а также внешнего 4 слоя, материал которого выбран из кремнийорганического полимера из ряда, включающего поли(аминоэтил)триметоксисилан, поли(метакрил)триэтоксисилан, поли(метил)триэтоксисилан, поли(меркаптоэтил)триметоксисилан, метил-фениловый полисилоксан, полиэтоксисилан.

Изобретение относится к люминисцентным материалам и их применению в светоизлучающих диодных устройствах. Предложен материал желтого послесвечения, имеющий химическую формулу aY2O3·bAl2O3·cSiO2:mCe·nB·xNa·yP, где a, b, c, m, n, x и y являются коэффициентами, причем a не меньше 1, но не больше 2, b не меньше 2, но не больше 3, c не меньше 0,001, но не больше 1, m не меньше 0,0001, но не больше 0,6, n не меньше 0,0001, но не больше 0,5, x не меньше 0,0001, но не больше 0,2, и y не меньше 0,0001, но не больше 0,5, причем Y, Al и Si являются основными элементами, а Ce, B, Na и P являются активаторами.

Изобретение относится к композициям неорганических люминофоров, пригодных для нанесения защитных химических маркировок ценных материальных объектов от подделок и хищений путем ввода скрытой идентификационной метки.

Изобретение относится к светопреобразующему укрывному материалу для теплиц и к композиции для получения такого материала и может применяться в сельском хозяйстве и растениеводстве для выращивания растений в защищенном грунте.

Изобретение относится к новым комплексным соединениям редкоземельных элементов, которые могут быть использованы в качестве активных слоев органических светоизлучающих диодов, оптико-электронных устройств, а также флуоресцентных меток и маркеров.

Изобретение относится к термопластичным формовочным массам, содержащим: A) 10-98 мас.% термопластичного полиамида, B) 0,01-20 мас.% сильно разветвленного меламинового полимера или сильно разветвленного меламин-карбамидного полимера или их смесей, причем степень разветвления составляет 10-99,9%, C) 0-70 мас.% добавок, выбранных из группы, включающей волокнистые или гранулированные наполнители, лубриканты, стерически затрудненные фенолы, нигрозин, порошок железа, вязкоупругие полимеризаты, стабилизаторы, ингибиторы окисления, средства против термического разложения и разрушения при ультрафиолетовом свете, смазки и смазки для отделения от формы, красящие вещества, средства для образования центров кристаллизации и пластификаторы, С3) 0,05-3 мас.% содержащего медь стабилизатора.

Изобретение относится к полимерным композициям для получения светотрансформирующего пленочного материала и может быть использовано для получения пленок сельскохозяйственного назначения.

Настоящее относится к композициям альдегид-функционализированных полимеров, стабилизированных неорганическими солями, органическими добавками или их комбинациями, к способу увеличения срока хранения композиции.

Изобретение относится к химической технологии получения герметиков и заливочных компаундов и предназначено для использования в производстве пьезокерамического приборостроения, в частности при изготовлении ультразвуковых приемоизлучающих модулей для бесконтактных датчиков уровня топлива.

Изобретение имеет отношение к защитным покрытиям, к крепежу и другим поверхностям, покрытым этими покрытиями, например к таким покрытиям и крепежу, которые способны к защите одного или обоих из двух различных металлов, соединенных вместе, от коррозии или повреждения, такой как структурная коррозия или разрушение.

Настоящее изобретение относится к фенолоальдегидной смоле, поперечно-сшитой по мета-положениям, в которой поперечные связи в мета-положениях являются органическими поперечными связями, образованными переходным металлом и органическими фрагментами, присоединенными к переходному металлу через по меньшей мере четыре промежуточных атома кислорода, или поперечные связи в мета-положениях являются неорганическими связями, включающими концевые участки, содержащие редкоземельный элемент, и ядро, содержащее по меньшей мере один переходный металл, причем каждый концевой участок, содержащий редкоземельный элемент, связан с ядром, содержащим переходный металл, посредством одного или более атомов О, N или S.

Изобретение относится к светорегулирующему термохромному устройству, включающему по меньшей мере две светопропускающих подложки и по меньшей мере один термохромный слой, обратимо изменяющий пропускание световых и тепловых потоков при изменении его температуры в видимой и/или ближней ИК областях спектра.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Композиция из водонерастворимого магнийсодержащего соединения и гидроксида алюминия содержит ультрадисперсные химические соединения Mg6Al2(OH)16(NO3)2·4H2O или Mg6Al2(OH)16Cl2·4H2O при следующем соотношении компонентов, мас.%: ультрадисперсные химические соединения Mg6Al2(OH)16(NO3)2·4H2O или Mg6Al2(OH)16Cl2·4H2O 10,00-99,99, ультрадисперсный гидроксид алюминия 0,01-90,00.

Изобретение может быть использовано в производстве пигментов. Способ получения самосвязывающихся пигментных частиц включает, по крайней мере, одну стадию измельчения одного или нескольких связующих и одного или нескольких минеральных веществ в водной среде для получения суспензии.
Изобретение относится к наполненным полимерным материалам, в частности к материалам на основе углеродного тканого армирующего материала и эпоксидного термореактивного полимерного связующего.

Изобретение относится к способам формирования катализатора и к катализатору для облегчения протекания реакции и ее ускорения. Способ формирования катализатора включает диспергирование большого числа частиц подложки, которые связаны с каталитическими частицами, в дисперсии жидкости, диспергирование большого числа частиц, ингибирующих мобильность, в дисперсии жидкости, смешивание диспергированных частиц подложки с диспергированными частицами, ингибирующими мобильность, с образованием смеси диспергированных частиц подложки и диспергированных частиц, ингибирующих мобильность, и связывание большого числа частиц, ингибирующих мобильность, с большим числом частиц подложки, в котором частицы, ингибирующие мобильность, содержат нитрид бора, карбид титана или диборид титана и предотвращают перемещение каталитических частиц от одной частицы подложки к другой частице подложки.
Наверх