СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ПРЯМОГО ОКРАШИВАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК G03C1/725 

Изобретение относится к светочувствительным композициям для получения материалов прямого окрашивания и может быть использовано в системах записи и отображения оптической информации, дозиметрии ультрафиолета, репрографии.

Известна светочувствительная композиция для получения материала прямого окрашивания, включающая поливиниловый спирт, соединения вольфрама или молибдена, фенилгликолевую кислоту и воду. Однако материалы, полученные с использованием указанной композиции, имеют недостаточно высокую максимальную оптическую плотность, а также низкую стабильность линейных размеров во влажных условиях.

Известна светочувствительная композиция для получения бумаг прямого окрашивания, включающая натриевую соль высокозамещенной карбоксиметилцеллюлозы, натрий вольфрамовокислый, муравьиную кислоту и воду. Материалы, полученные с использованием композиции, позволяют формировать запись информации с высокими значениями максимальной оптической плотности (до 2,5 в отраженном свете). Недостатком известной композиции является невысокая сохранность записанной информации: в течение суток происходит ослабление оптической плотности на 70%.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности является светочувствительная композиция, включающая поливиниловый спирт, соединение вольфрама или молибдена и воду. Недостатком известной композиции является то, что материалы, полученные с использованием композиции, имеют высокие пороговые значения энергии УФ излучения, необходимые для регистрации оптической информации ( ≈ 0,1 Дж/см²), обеспечивают недостаточно высокую величину максимальной оптической плотности (до 2,0). Помимо этого, низкая стабильность линейных размеров материала во влажных условиях ограничивает их применение.

Целью изобретения является увеличение максимальной оптической плотности материала и стабильности линейных размеров во влажных условиях.

Поставленная цель достигается тем, что композиция для получения материала прямого окрашивания, включающая поливиниловый спирт, соединение вольфрама и воду, в качестве соединения вольфрама содержит 1,5-2,7%-ный коллоидный раствор вольфрамовой кислоты и дополнительно натриевую соль сополимера стирола и итаконовой кислоты формулы
-CH₂-CH(C₆H₅)-- -CH₂- при массовом соотношении мономеров в смеси 1: 1 и мол.массе (1-2) ˙10⁵ и муравьиную кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: поливиниловый спирт 1; натриевая соль сополимера стирола и итаконовой кислоты формулы I 0,1-0,42; 1,5-2,7%-ный коллоидный раствор вольфрамовой кислоты 13-74; муравьиная кислота 0,8-3,0; вода 9-20.

Существенными отличительными признаками изобретения от прототипа являются применение в качестве соединения вольфрама коллоидного раствора вольфрамовой кислоты и введение в состав композиции натриевой соли сополимера стирола и итаконовой кислоты, качественный и количественный состав компонентов.

В известных способах в составе композиции при получении материала используется водорастворимое соединение вольфрама - фосфорно-вольфрамовая кислота. Вольфрамовая же кислота, полученная традиционным способом, не растворяется в воде и неорганических кислотах, что ограничивает ее применение для получения оптически прозрачных слоев. Как показал эксперимент (см. примеры N 12-14) применение фосфорно-вольфрамовой кислоты, вольфрамовой кислоты, а также натрия вольфрамовокислого в составе композиции, используемой для получения материала прямого окрашивания, не обеспечивает получение материала с высокой величиной D_maх. Применение же в заявленном техническом решении вольфрамовой кислоты в виде коллоидного раствора (золь) в сочетании с натриевой солью сополимера стирола и итаконовой кислоты позволяет получить слои (в том числе и оптически прозрачные), имеющие более высокие величины максимальной оптической плотности и стабильности линейных размеров. При этом формирование окраски происходит при меньшей пороговой энергии УФ излучения, чем в известных технических решениях. Использование натриевой соли сополимера стирола и итаконовой кислоты для получения вольфрамсодержащих материалов прямого окрашивания не описано в патентной и научно-технической литературе. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Предлагаемое техническое решение осуществляется следующим образом.

Светочувствительный материал получают путем полива водного раствора композиции на подложку и последующей сушки. Для изготовления композиции использовали водные 5 - 12,5%-ные растворы поливинилового спирта марки 16/1, мол. массы 40000 - 60000 (ГОСТ 10779 - 78), 5%-ный водный раствор натриевой соли сополимера стирола и итаконовой кислоты формулы I при массовом соотношении мономеров в смеси 1: 1 и мол.массе (1-2)·10⁵ (получение данного сополимера описано в известных работах).

Граничные пределы содержания натриевой соли сополимера стирола и итаконовой кислоты в композиции обусловлены тем, что при изменении их уменьшается стабильность линейных размеров светочувствительного материала.

Коллоидный раствор вольфрамовой кислоты, представляющий стойкую водную дисперсную систему свободной кислоты, получали при пропускании водных растворов вольфраматов натрия или аммония через катионообменную смолу сильнокислотного типа. Целесообразно использование 1,5-2,7% -ных коллоидных растворов вольфрамовой кислоты, так как уменьшение концентрации коллоидного раствора ниже 1,5% приводит к существенному увеличению объема раствора композиции, что нетехнологично при получении материала, увеличение же концентрации выше 2,7%-ной уменьшает стабильность коллоидного раствора во времени и приводит к образованию геля. Необходимая при поливе кислотность среды (рН 1,5-2,0) создается введением в композицию муравьиной кислоты, граничные пределы содержания которой обусловлены тем, что при рН более 2,0 уменьшается максимальная оптическая плотность изображений, а при рН менее 1,5 ухудшаются физико-механические показатели (слой становится хрупким).

Сущность предлагаемого технического решения иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Светочувствительную композицию готовят следующим образом. Коллоидный раствор вольфрамовой кислоты готовят пропусканием водного раствора Na₂WO₄ через колонку, наполненную катионитом КУ-2. К 15 мл 2,5%-ного коллоидного раствора вольфрамовой кислоты добавляют при, постоянном перемешивании 3,75 мл 10%-ного поливинилового спирта (ПАС 1,6 мл 5%-ного раствора натриевой соли сополимера стирола и итаконовой кислоты, 0,5 мл 56% -ной муравьиной кислоты, что соответствует следующему соотношению компонентов в композиции, мас.ч.: ПВС 1; натриевая соль сополимера стирола и итаконовой кислоты 0,2; коллоидный 2,5%-ный раствор вольфрамовой кислоты 40; муравьиная кислота 0,75; вода 14,0. Полученный раствор поливают на подложку из органического стекла на площадь, равную 100 см². Толщина светочувствительного слоя составляет 30 мкм. Оценку фотографических свойств полученного материала проводят следующим образом. Материал экспонируют излучением ртутно-кварцевой лампы ДРТ - 230 с интенсивностью светового потока 2,6˙ 10^-3 Дж/см² с. При этом экспонированные участки окрашиваются в синий цвет. Оптическую плотность окрашенных участков измеряют на денситометре СР - 25 М, λ_измер. = 630 нм. Пороговую энергию (S-1D=

_0,2 ) оценивали по величине энергии УФ излучения в Дж/см², необходимой для формирования окрашивания с оптической плотностью, равной 0,2, стабильность линейных размеров материала ( α ) - по величине удлинения материала (в %) при кондиционировании предварительно высушенных над Р₂O₅ образцов в условиях относительной влажности 93% в течение 48 ч (до равновесного состояния). Величина максимальной оптической плотности, стабильность линейных размеров материала и пороговая энергия приведены в таблице.

П р и м е р ы 2-11. Светочувствительная композиция по примеру 1, но иная концентрация исходных компонентов и иное соотношение компонентов. Характеристики полученных слоев приведены в таблице.

П р и м е р 12 (сравнительный). Композиция по примеру 1, но вместо коллоидного раствора вольфрамовой кислоты используют вольфрамовую кислоту квалификации "ч" (ТУ 6-09-1966-77) при массовом соотношении ПВС : H₂WO₄ = 1:2. Кислота не растворяется в водных растворах и полученный материал представляет собой дисперсию H₂WO₄ в ПВС. Оптическую плотность материала измеряют в отраженном свете на денситометре ДО-1, λ_измер.= 620 нм. Использование композиции нецелесообразно, так как слой имеет низкую оптическую плотность : Д = 0,7.

П р и м е р 13 (сравнительный). Композиция по по примеру 1, но в качестве соединения вольфрама используют водорастворимую соль вольфрама - Na₂WO₄. В 7,5 мл 5%-ного ПВС растворяют 0,7 г Nа₂WO₄, добавляют 1,2 мл 5%-ного раствора натриевой соли сополимера стирола и итаконовой кислоты, 2,0 мл 5%-ной муравьиной кислоты, поливают на подложку (S = 100 см²) и высушивают. Характеристики материала приведены в таблице.

П р и м е р 14. Композиция по прототипу. В 7,5 мл 5%-ного ПВС растворяют 0,7 г фосфорновольфрамовой кислоты, поливают на подложку и высушивают. Характеристики материала приведены в таблице.

Как следует из данных таблицы, предлагаемое техническое решение, в сравнении с прототипом, обеспечивает получение светочувствительного материала с более высокими величинами максимальной оптической плотности, стабильности линейных размеров. Пороговая энергия, необходимая для формирования окраски, ниже примерно на порядок, чем в известном техническом решении, что обеспечивает более высокую светочувствительность материала. Помимо этого, материал, полученный на основе предлагаемой светочувствительной композиции, обеспечивают более высокую стабильность оптической плотности изображений во времени: при хранении экспонированного материала в течение месяца (более длительные сроки не изучались) практически не происходит уменьшения оптической плотности окраски.

Указанные факторы свидетельствуют о технической эффективности предлагаемой светочувствительной композиции.

Область использования: в системах записи и отображения оптической информации, дозиметрии ультрафиолета, репрографии. Сущность изобретения: композиция для получения материала прямого окрашивания содержит, мас.ч.: поливиниловый спирт 1; натриевая соль сополимера стирола и итаконовой кислоты ф-лы 1, указанной в описании 0,1-0,42; 1,5-2,7%-ный коллоидный раствор вольфрамовой кислоты 13-74; муравьиная кислота 0,8-3,0; вода 9-20. Повышается максимальная оптическая плотность материала и стабильность линейных размеров во влажных условиях. 1 табл.

СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ПРЯМОГО ОКРАШИВАНИЯ, включающая поливиниловый спирт, соединение вольфрама и воду, отличающаяся тем, что, с целью увеличения максимальной оптической плотности и стабильности линейных размеров во влажных условиях, в качестве соединения вольфрама она содержит 1,5 - 2,7%-ный коллоидный раствор вольфрамовой кислоты и дополнительно натриевую соль сополимера стирола и итаконовой кислоты формулы

при массовом соотношении мономеров в смеси 1 : 1 и мол.м. (1 - 2)·10⁵ и муравьиную кислоту до pH 1,5 - 2,0 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Поливиниловый спирт - 1
Натриевая соль сополимера стирола и итаконовой кислоты - 0,1 - 0,42
Муравьиная кислота до рН 1,5 - 2,0 - 0,8 - 3,0
Вода - 9 - 20
1,5 - 2,7%-ный коллоидный раствор вольфрамовой кислоты - 13 - 74