Исследование влияния адсорбционного модифицирования неорганических люминофоров на процесс диспергирования

УДК 667.6:628.978.3

С. Ю. Абрамова, Н. А. Апанович

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АДСОРБЦИОННОГО

МОДИФИЦИРОВАНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ЛЮМИНОФОРОВ НА ПРОЦЕСС ДИСПЕРГИРОВАНИЯ

There have been carried out the various nature surface-active substances influence analysis on dispersion process of inorganic pigment and property luminophor-containing compositions on their basis: chemical, aggregate and sedimentational stabilities. There were determined the optimum characteristics of surface-active substances for carrying out in them of superficial modifying luminophor.

Проведены исследования влияния поверхностно-активных веществ различной природы на процесс диспергирования неорганического пигмента и на свойства люминофорсодержащих композиций на их основе: химическую, агрегативную и седиментационнуго устойчивость. Установлены оптимальные характеристики поверхностно-активных веществ, используемых в качестве модификаторов поверхности люминофора.

В настоящее время лакокрасочные материалы и покрытия на их основе используются во всех отраслях народного хозяйства, в том числе и для обеспечения безопасности людей при чрезвычайных ситуациях. Для этой дели целесообразно исследовать алкидные люминофорсодержащие материалы. Покрытия на их основе способны светиться в полной темноте длительное время (8-12 часов).

При разработке наполненных лакокрасочных композиций, содержащих такого рода светосоставы, кроме традиционных задач - обеспечения агрегативной и седиментационной стабильности - нужно решить еще и вопрос о химической стойкости дисперсной фазы. Традиционно, варьирование физико-химических свойств пигментов осуществляется модифицированием их поверхности. Однако в случае алюмостроициевых люминофоров возможно только адсорбционное модифицирование, которое не приводит к ухудшению светотехнических характеристик.

Известно, что алкидные олигомеры представляют из себя модифицированные маслами олигоэфиры. Поэтому нами были проведены исследования, направленные на изучение взаимодействия различных типов растительных масел, как модификаторов поверхности люминофора, с алюмистрои-циевым пигментом марки ФВ-530Д.

Оказалось, что при использовании тунгового (быстровысыхающего) и льняного (высыхающего) масел степень дисперсности люминофорсодержащей системы была ниже, чем в случае подсолнечного (полувысыхающе-го), касторового и оливкового (невысыхающих) (см. табл.1). По вероятности, на скорость и глубину процесса переработки (диспергирования) люминофора в триглицеридах оказывает влияние степень ненасыщенности и содержание карбоксильных групп. По нашему мнению, это связано с тем, что алюминат стронция содержит на поверхности основные группы, которые могут легко ступать в реакцию с группами кислотного характера. В то же

б

время известно, что чем выше неиасыщенность соединения, тем лучше происходит смачивание неорганических тел.

Табл. 1. Влияние характеристик растительных масел на свойства люминофорсодержащих композиций

Название Кислотное число КЧ, мг КОН/г Йодное число, мг 12/Ю0г Масловм-кость. М', г/100г масла Критическая массовая концен-тра-ция КМКП, % Степень дисперсности о, мкм Время разрушения Т|)Мр_, сутки

1. Тунговое масло 3,294 162 23,02 81,29 107 3

2. Льняное масло 0,925 178 23,60 80,91 117 2

3. Подсолнечное масло 0,755 125 25,08 79,95 118 1

4. Оливковое масло 1,160 83 24,80 80,13 128 1

5. Касторовое масло 1,054 88 26,36 79,14 121 1

При исследовании седиментационной стабильности полученных паст наблюдалась следующая картина (рис. 1).

I 2 I

Рис. 1. Зависимость устойчивости люминофорсодержащей композиции (относительного расслоения композиции Н, %) от времени т

В течение первых суток с момента приготовления композиций наблюдалось резкое возрастание их вязкости, а затем происходило ее снижение вплоть до полного расслоения. При этом оказалось, что время полного расслоения зависит от типа дисперсионной среды (масла). Как видно из гистограммы, время, после которого система расслаивается (тразр.), для тунгового масла составило около трех, для льняного - порядка двух, а для остальных масел - не более одного дня. Эти данные наглядно демонстрируют

взаимосвязь атрегативной и седимеятационной устойчивости паст. По нашему мнению» эта взаимосвязь связана с адсорбционными процессами, которые происходят при получении композиций. Известно, что чем больше и плотнее адсорбционно-сольватные оболочки на поверхности дисперсной фазы, тем выше их агрегативная устойчивость, а чем меньше размер стабилизированных частиц твердой фазы, тем более седиментационно-стабильная система.

Необходимо отметить, что во всех пастах не происходило гидролитического разложения люминофора, что демонстрирует целесообразность использования растительных масел в качестве поверхностно-активного вещества для адсорбционного модифицирования лгоминофора.Так как в результате исследования оказалось, что на процесс диспергирования люминофоров оказывает влияние содержание групп кислотного характера в дисперсионной среде, то в качестве объектов дальнейшего исследования был выбран ряд жирных кислот, входящих в состав растительных масел (см. табл.2).

Тайл. 2. Влияние характеристик жирных кислот на свойства люминофорсодержащих композиций

Название Кислотное число КЧ, мг КОН/г Йодное число, мг ь/100 г Маелоём-кость М\ г/1 ООг масла Критическая массовая концентрация КМКП, % Степень дисперсности о, мкм Время разрушения т|шр., сутки

1. СЖК С7-С9 383,3 41 24,42 80,37 127 0,04

2. СЖК Сю"С)з 295,0 87 22,56 81,59 121 0,5

3. Лишле-новая к-та 260,0 170 21,60 82,24 112 1

4. Линояевая к-та 266,2 132 21,82 82,10 113 1

5. Олеиновая к-та 271,4 115 22*00 81,97 114 1

При изучении влияния степени иенасыщеиностй наблюдалась хорошая корреляция данных, полученных при исследовании процесса диспергирования в маслах и в жирных кислотах. Наличие двойных связей, как и в случае растительных масел, оказывает положительное воздействие на процесс диспергирования и стабильность люминофорсодержащей композиции. Однако обращает на себя внимание тот факт, что длина молекулы оказывает большее влияние, чем величина кислотного числа, которое в случае свободных кислот тем больше, чем ниже их молекулярная масса. По нашему мнению, чем длиннее углеводородная цепь, тем меньше поверхностное натяжение на границе раздела фаз и тем легче вытесняется вода и газ с поверхности пигмента, что способствует получению более стабильной композиции.

Изменение агрегативной и седиментационной устойчивости люминофорсодержащих систем на основе жирных кислот (рис.2-3) схоже с данными, полученными при исследовании растительных масел, Время полного

расслоения композиций зависит от дисперсионной среды (жирной кислоты) (см. табл. 2); и также, как и в случае масел, люминофор ни в одной из полученных систем не разрушился.

Таким образом, можно сделать следующий вывод, что процесс диспергирования люминофора в жирных кислотах зависит от длины их углеводородной цепи, от степени ненасыщенности и концентрации карбоксильных групп. При этом, чем длиннее и ненасыщеннее компонент, тем более эффективно протекает диспергирование.

Известно, что одним из важнейших факторов, определяющих физикохимическое взаимодействие поверхностно-активных веществ с твердыми неорганическими веществами, является способность этих соединений диссоциировать с образованием различных иояов.

’ **

•  *1)1

.V» * чЗ\Линовс1К>«Л!1 к та !

1 г|5 (Ояекновзяк-тй л

.11 »Х]2 СГС-СЧЗ

У 44 (Лшпледач *-та) м

.. «> 6 '

5 Ф-

I &

1 I Л А

л« к : А

« *

1 1 н * .  V

’

41 * в

♦ си стад

а 0.'(Лн11'.лпот(чш к-1 а) : В 5 (Олсшмод к-гл} «Ш СНК'В

вД№пер1Ч1[1<1ЮИЙИЯ, •

время IIOC.lt! ,1.||СнерГ||р)»ПИИв, т, <уг.

Рис. 2. Изменение вязкости )| люминофорсодержащих паст во времени, после диспергирования Рис. 3. Изменение степени дисперсности О люминофорсояержащих паст во времени, после диспергирования

Растительные масла являются неионогенными веществами, а их жирные кислом могут быть отнесены к анионным поверхностно-активным веществам. Наибольший практический интерес вызывают вещества, которые содержат в своем составе различные типы функциональных (реакционных) групп. Веществами, имеющими схожее строение с растительными маслами, но которые при этом обладают различными группами, являются фосфатиды, в качестве такого соединения нами был выбран и исследован лецитин -фосфатид (сложный эфир глицерина, фосфорной, жирных кислот и аминных оснований) соевого масла. Он в своем составе имеет как. анионные группы,

обусловленные наличием фрагментов фосфорной кислоты, так и катионные

- аминные фрагменты.

Оказалось, что при его использовании процесс переработки люминофора протекает эффективно и приводит к образованию системы со степенью дисперсности около 100 мкм. Однако он оказывает и негативное воздействие

- уже через 15 мин. после приготовления суспензия визуально изменила окраску, а по прошествии нескольких дней лецитин полностью потерял способность светиться. В результате рентгенофазового анализа оказалось, что произошла деструкция люминофора с потерей им светотехнических свойств. Вероятно, при использовании лецитина наряду с адсорбционным процессом происходит и его дезагрегация за счет эффекта Ребиндера. Из-за роста удельной поверхности пигмента помимо дисперсионной среды с ней начинает контактировать и влага воздуха, что и приводит к деструкции.

Таким образом, для проведения адсорбционного модифицирования люминофоров при диспергировании необходимо использовать поверхностно-активные вещества, которые имели бы разветвленное строение, дифиль-ный характер и. содержали бы двойные связи.

Библиографические ссылки

1. Химия и технология плёнкообразующих веществ: учебник для вузов / М. Ф. Сорокин 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1989. 480 с.

2. Неорганические люминофоры. / О.Н. Казаикин [и др.]; Л.: Химия. 1975, 192 с.

3. Риль Н. Люминесценция. Л.: ОГ'ИЗ, 1946. 258 с.

4. Люминофоры и их химические свойства. Информационно-технический бюллетень. Часть 1. Ставрополь, НПО «Люминофор», 1990. 320 с.

5. Левшин В.Л., Левшин Л.В. Люминесценция и её применение. М.: Наука, 1972. 184 с.

УДК 541.64:547. Г128

Д. О. Анашкин, В. В. Киреев, В. М. Копылов, И. М. Райгородский

Российский химико-технологический университет им. ДМ. Менделеева, Москва, Россия Государственный научно - исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений, Москва, Россия ООО «Пеита-91»; Москва, Россия.

ВЛИЯНИЕ ЧИСТОТЫ 2Д'-БИС-(4-ХЛОРФОРМИАТОФЕН1:Ш)ПРОПАНА НА МОЛЕКУЛЯРНО-ВЯЗКОСТНЫЕ И ДЕФОРМАЦИОННО-ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИКАРБОНАТСИЛОКСАИОВ, СИНТЕЗИРОВАННЫХ ГЕТЕРОФАЗНОЙ ПОЛИКОНДЕНСАЦИЕЙ

The influence of 2,2'-bis-(4-chloroformiatophenyi)propane(BCP) purity in the process of it heterophase copolycondensation with mixture of a,0)-bis-[3-(4-hydroxy-3-methylphenyl)-propyljoligodimethylsiloxane and diphenylolpropane on molecular characteristics of polycarbon-atesiloxanes and physical-mechanical properties of films have been investigated. Increasing of