ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК C09K11/06 C08L23/06 

Изобретение относится к полимерным композициям для покрытий сельскохозяйственного назначения (пленочные теплицы, парники) на основе полиэтилена, активированного люминофорами.

Известны полимерные композиции для пленочных покрытий сельскохозяйственного назначения на основе полиэтилена, содержащего комплексы европия с органическими лигандами [патент РФ 2132856, С 08 К 3/00].

Принцип действия активаторов основан на том, что они преобразуют ультрафиолетовые компоненты солнечного света в наиболее эффективный для фотосинтеза красный свет. В результате естественная солнечная радиация, проникающая через пленочное покрытие, ослабляется в УФ-диапазоне (величина поглощения в области 350-380 нм составляет 90-99%) и усиливается в красной области спектра (светопрозрачность в области 580-760 нм составляет 73-92%). Степень трансформации УФ-света в красный составляет 62-79%.

Однако применение комплексов европия для указанных целей имеет ряд недостатков, среди которых следует отметить, в первую очередь, их высокую стоимость (кроме того, все соединения европия имеют максимум люминесценции 613-614 нм, в то время как наиболее эффективное воздействие оказывает свет с длиной волны 660 нм [Высокомолекулярные соединения, сер. Б, т.37, 3, с. 523-527, 1995].

Задачей предлагаемого изобретения являлось создание полимерной композиции, содержащей люминофор, обладающий повышенной эффективностью, более технологичной и дешевой.

Задача решается созданием полимерной композиции на основе полиэтилена, включающей в качестве активатора органический люминофор красного свечения - 5-(4-(диметиламино)бензилиден]пиримидин-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-трион или смесь этого люминофора с люминофором синего свечения - 1,8-нафтоилен-1¹, 2¹-бензимидазолом, при этом композиция имеет следующий состав (в мас.%): активатор 0,0022-0,5, полиэтилен - остальное. В случае использования смеси упомянутых люминофоров синего и красного свечения их соотношение в смеси составляет 1:10-1:5, полиэтилен - остальное.

Интервал указанных концентраций активатора в полимерной композиции объясняется тем, что при концентрации менее 0,0022 мас.% практически нет активирующего эффекта, а концентрация более 0,5 мас.% экономически не выгодна. Что касается соотношения в смеси люминофоров синего и красного свечения, то соотношение менее чем 1:10 неэффективно, а при соотношении более чем 1:5 появляется синее свечение, наличие которого нежелательно. Максимум люминесценции предлагаемого люминофора 640 нм, квантовый выход близок к 100%. Этот люминофор хорошо диспергируется в полиэтилене до субмикронных размеров, не ухудшая своих люминесцентных свойств. В то же время он имеет высокую фотоустойчивость (облучение люминофора нефильтрованным светом лампы ПРК-4 при 25^оС на расстоянии 20 см от источника в течение 6 часов снижает интенсивность свечения на 10%) и миграционную устойчивость в полиэтилене. Исследование токсикологических свойств указывает на то, что люминофор имеет 4 класс вредности, т.е. практически безвреден.

Для эффективного превращения в красный свет не только ультрафиолетового, но и коротковолновой части видимого спектра предлагается в смеси с люминофором красного свечения использовать небольшие добавки люминофора синего свечения, а именно 1,8-нафтоилен-1¹,2¹-бензимидазол. При этом синее свечение вообще не наблюдается, т.к. сразу перепоглощается красным люминофором.

Нижеприведенные примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.

Пример 1.

20 г 5-[4-(диметиламино)бензилиден]пиримидин-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-триона и 2 г 1,8-нафтоилен-1¹, 2¹-бензимидазола равномерно перемешивают со 100 кг гранулированного полиэтилена марки 15803-020 (ГОСТ 16337-77) и готовят пленку в экструдере при температуре 160-250^oС. Толщина пленки 120 мкм.

Пример 2.

0,1 г 5-[4-(диметиламино)бензилиден] пиримидин-2,4,6(1Н, 3Н,5Н)-триона тщательно перемешивают с 99,9 г гранулированного полиэтилена высокого давления марки 15803-020 и готовят пленку толщиной 120 мкм в экструдере при температуре 160-250^oС.

Пример 3.

0,5 г 5-[4-(диметиламино) бензилиден]пиримидин-2,4,6(1Н, 3Н, 5Н)-триона и 99,5 г гранулированного полиэтилена высокого давления марки 15803-020 обрабатывают как в примере 2. Получают пленку толщиной 120 мкм.

Пример 4.

20 г 5-[4-(диметиламино)бензилиден] пиримидин-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-триона и 4,0 г 1,8-нафтоилен-1¹, 2¹-бензимидазола тщательно перемешивают со 100 кг гранулированного полиэтилена высокого давления марки 15803-020 и готовят пленку в экструдере при температуре 160-250^oС. Толщина пленки 120 мкм.

Эффективность полученных пленок была изучена по следующей методике: Перед посадкой семена огурцов (сорт Грибовчанка) были замочены в растворе мивала на три часа, затем семена проращивались двое суток в чашках Петри. Проростки высаживались в торфяные горшочки объемом 100 см³. Почва для выращивания огурцов состояла из смеси торфа с серой лесной почвой (1:1). Комплексное удобрение - кристаллин (0,3 г на горшочек) вносили на пятый день после высадки растений. Выращивание проводилось в климатической камере.

На восемнадцатый день после начала проращивания при появлении второго настоящего листа измерялся фотосинтез на первом настоящем листе. Фотосинтез измерялся с помощью инфракрасного газоанализатора Li-6200 (США). Измерения проводились в камере без применения пленки и с применением пленки с люминесцентной добавкой.

Была также исследована устойчивость пленки к воздействию воды. 5 г пленки замачивали в 100 см³ дистиллированной воды 12 дней. После чего вода была проанализирована на наличие люминофора. Следов люминофора в воде не обнаружено.

Результаты испытания композиции:
Фотосинтетическая активность растений огурца, выращенных под активированной люминофором пленкой, на 44% выше, чем с применением такой же пленки, не содержащей люминофора. Такое увеличение фотосинтетической активности позволяет увеличить скорость роста растения и сократить сроки созревания на 10-12 дней (см. таблицу).

Таким образом, предложенная полимерная композиция является более технологичной вследствие простоты диспергирования активатора в полиэтилене, более дешевой, поскольку исключает применение дорогостоящих соединений европия, и более эффективной, т. к. обеспечивает трансформацию света в свет наиболее действенной длины волны (640 нм).

Изобретение относится к полимерной композиции для пленочных покрытий сельскохозяйственного назначения. Описывается полимерная композиция, состоящая из полиэтилена и активатора, представляющего собой органический люминофор. В качестве органического люминофора используют люминофор красного свечения - 5-[4-(диметиламино)бензилиден]пиримидин-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-трион либо его смесь с органическим люминофором синего свечения - 1,8-нафтоилен-1¹, 2¹-бензимидазолом. При использовании в качестве активатора смеси упомянутых люминофоров синего и красного свечения их соотношение в смеси выражается как 1: 10-1:5. Предложенная композиция является технологичной ввиду простоты диспергирования активатора в полиэтилене, доступной по цене и обеспечивает трансформацию света 98-100%. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Полимерная композиция для пленочных покрытий сельскохозяйственного назначения на основе полиэтилена, включающая в качестве активатора люминофор красного свечения, отличающаяся тем, что в качестве активатора она включает органический люминофор красного свечения 5-[4-(диметиламино)бензилиден]пиримидин-2,4,6(1Н, 3Н, 5Н)-трион или смесь органического люминофора красного свечения - 5-[4-(диметиламинобензилиден)-пиримидин-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-триона с органическим люминофором синего свечения 1,8-нафтоилен-1¹,2¹-бензимидазолом - при следующем соотношении компонентов в полимерной композиции, мас.%:
Активатор - 0,0022-0,5
Полиэтилен - Остальное
2. Полимерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит смесь люминофора синего свечения - 1,8-нафтоилен-1¹,2¹-бензимидазола и люминофора красного свечения - 5-[4-(диметиламино)бензилиден] пиримидин-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-триона при их соотношении 1:10-1:5.