СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРИЗУЕМЫХ КОМПОЗИЦИЙ Российский патент 2015 года по МПК C08F20/10 C08F12/08 C08L33/04 C08L25/04 C08K3/30 C01G1/12 

Изобретение относится к химии и технологии материалов, преобразующих электромагнитное излучение. Оно используется для получения металлсодержащих композиций, предназначенных для изготовления избирательно поглощающих электромагнитное излучение оптической области спектра прозрачных металлсодержащих полимерных материалов для светотехники, опто- и микроэлектроники.

Известен способ получения (Аналог 1) полимеризуемых составов, преобразующих электромагнитное излучение, основанный на растворимости галогенацетатов металлов в мономерах акрилового ряда, стироле и его производных (Смагин В.П., Майер Р.А., Мокроусов Г.М., Чупахина Р.А. Полимеризуемый состав для получения прозрачных полимерных материалов/ Патент СССР №1806152 A3, опубл. 30.03.93 г., бюл. №12). Данным способом получают металлсодержащие полимеризуемые составы, содержащие хорошо растворимые соли галогенуксусных кислот и их комплексные соединения. Реализация способа заключается в растворении галогенацетатов металлов в (алкил)акриловых мономерах и/или в стироле и его производных, введении в составы фотоактивных добавок, образующих комплексные соединения с ионами металлов, полимеризации полученных смесей до стеклообразного состояния. Взаимодействие солей металлов с фотоактивными добавками, в том числе с серосодержащими органическими соединениями, проводят при комнатной температуре. В этих условиях взаимодействие ограничивается реакцией комплексообразования, т.е. в системе не образуется продукт (сульфид металла), обеспечивающий композициям светопоглощение на границе ближнего ультрафиолета и видимой области спектра (300-500 нм).

Известен способ (Аналог 2) получения полиметилметакрилата, модифицированного частицами сульфида кадмия, предварительно синтезируемыми в микроэмульсиях, затем переносимыми в метилметакрилат, где и полимеризуются (L. Pedone, E. Caponetti, M. Leone Synthesis and characterization of CdS nanoparticles embedded in a polymethylmethacrylate matrix // Journal of Colloid and Interface Science. - 2005. - V. 284. - P. 495-500). Частицы CdS получают при добавлении стехиометрического количества сульфида тетрабутиламмония к микроэмульсии, содержащей водный раствор CdSO₄ в н-гептане и бис(2-этилгексил)сульфосукцинат натрия (АОТ) в качестве стабилизатора. Химическая реакция проводится при температуре 25°С. Для прекращения роста наночастиц в реакционную среду добавляют бис(2-этилгексил)амин. В результате получают частицы CdS, размером до 5 нм. Частицы сульфида кадмия, стабилизированные АОТ, переносят в метилметакрилат (ММА) и проводят фотополимеризацию. В результате получают нанокомпозиты ΠΜΜΑ-CdS.

Недостатками Аналога 2 являются: многостадийность; использование дополнительных веществ; малая устойчивость микроэмульсии, образующейся в процессе испарения растворителя и переноса из одной среды в другую; частичное разрушение защитной оболочки коллоидных частиц и их укрупнение, что существенно усложняет и удорожает методику синтеза. Введение дополнительных компонентов увеличивает светопоглощение матрицы, что приводит к снижению светопропускания в области прозрачности композиций.

Известен способ (Аналог 3) синтеза наночастиц сульфида кадмия в пористой полиакрилатной матрице, являющейся продуктом сополимеризации метилметакрилата с метакрилатом калия в присутствии полиэтиленгликоля (Изаак Т.Н., Бабкина О.В., Бирюков Α.Α., Ищенко К.В., Мокроусов Г.М. Получение наночастиц Ni и CdS в объеме макропористых полимерных матриц // Тезисы III международной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации», Иваново, Россия. - 2004. - С.67-69). Структура матрицы создается вымыванием полиэтиленгликоля водой. Композицию, содержащую сульфид кадмия, получают сорбцией полимером ионов Cd²⁺ с последующим осаждением раствором Na₂S.

Недостатками данного способа являются: 1) неравномерность распределения пор внутри композиции, что отрицательно сказывается на ее оптических характеристиках; 2) уменьшение светопропускающей способности композиций в области их прозрачности; 3) размер и форма пор не поддаются контролю, что сказывается на большой дисперсности частиц по размеру; 4) ограниченность размера блочных материалов; 5) многостадийность способа; 6) предварительное получение полимерных матриц и вымывание полиэтиленгликоля; 7) использование нерастворимого в акриловых мономерах гигроскопичного сульфида натрия с последующей утилизацией его избытка.

Известен способ (Аналог 4) получения полимерных композиций на основе акриловых мономеров и полимеров, модифицированных сульфидом кадмия (Бирюков А.А, Изаак Т.И., Светличный В.А., Бабкина О.В., Готовцева Е.Ю. Способ получения стабильного коллоидного раствора наночастиц сульфида кадмия в среде акриловых мономеров // патент РФ №2466094. Опубл. 10.11.2012. (http://freepatent.ru/patents/2466094J). Он заключается в предварительном получении стабильного коллоидного раствора наночастиц сульфида кадмия в среде смеси акриловых мономеров (метилметакрилат и 2-гидроксиэтилметакрилат). К раствору карбоната кадмия в метакриловой кислоте, введенному в смесь мономеров, приливают раствор сероводорода в метилметакрилате при одновременном перемешивании и облучении реакционной среды УФ излучением. Реакционную среду в момент освещения и сливания растворов продувают газообразным аргоном в течение одной минуты для удаления газообразных продуктов взаимодействия и избытка сероводорода. Недостатками данного способа являются: многостадийность процесса; использование нерастворимого в акриловых мономерах карбоната кадмия, предварительно растворяемого в метакриловой кислоте. Следовательно, в систему вводится дополнительный компонент. Образующийся метакрилат кадмия сополимеризуется с эфирами (алкил)акриловых кислот, с образованием блок-сополимеров. Ионы кадмия неравномерно распределяются в матрице и химически связанны с ней. Для получения сульфида кадмия используется газообразный сероводород и специальная система его подачи в раствор, а также система контроля количества. Все это существенно усложняет технологию и отрицательно сказывается на экологичности. Для удаления газообразных продуктов и остаточного количества сероводорода используется продувка смеси аргоном, что также усложняет и удорожает технологию получения композиций.

Известен способ получения (Прототип) полиметилметакрилата, модифицированного сульфидом кадмия {Бирюков А.А., Изаак Т.И., Светличный В.А., Готовцева Е.Ю. Синтез и свойства композиционных материалов на основе наночастиц CdS и оптически прозрачного полимера // Известия ВУЗов. Физика. - 2009. - Т. 52. - №12/2. - С. 16-20), заключающийся во взаимодействии трифторацетата кадмия с сероводородом в среде эфиров (мет)акриловых кислот с возможным последующим отверждением составов их полимеризацией. Для его реализации в реакционную среду, состоящую из метилметакрилата и растворенного в нем трифторацетата кадмия (Cd(CF₃COO)₂), в количестве до 5×10^-3 моль/л, при постоянном перемешивании со скоростью вращения мешалки (500÷2000 об/мин.) приливают раствор сероводорода в ММА в мольном соотношении Cd(CF₃COO)₂/H₂S=(1:0,34; 1:1; 1:10), одновременно облучая систему излучением различного спектрального состава (365 нм, 405 нм, 440 нм). Синтез частиц сульфида кадмия проводят при различной температуре реакционной среды (10, 20, 45, 65°C). По окончании реакции избыток сероводорода и летучие продукты реакции удаляют из реакционной смеси продувкой аргоном в течение 10 минут. Далее дисперсии на основе MMA/CdS подвергают термической полимеризации в блочные материалы по стандартной методике. В качестве инициатора используют перекись бензоина в количестве 0,1% по отношению к массе ММА.

Недостатками прототипа являются: использование токсичного газообразного сероводорода, требующего создания специальных условий его подачи в раствор и контроля потока, а также дегазации смеси от избыточного сероводорода после образования сульфидов металлов. Контроль концентрации сероводорода и продуктов его взаимодействия также является достаточно сложным процессом. Стабилизация частиц сульфида кадмия обеспечивается образованием на их поверхности полимерной пленки при дополнительном облучении растворов УФ излучением. Это является дополнительной стадией процесса, требующей применения специального оборудования. Максимально достижимая концентрация CdS, стабилизированная таким способом без его осаждения, соответствует концентрации Cd(CF₃COO)₂=5×10^-3 моль/л, что не превышает 0,1 об. %. Это существенно уменьшает степень наполнения композиций сульфидом кадмия и сужает круг их практического применения. Таким образом, этот способ является технически сложным, концентрации частиц сульфида кадмия в композициях невысоки.

Целью настоящего изобретения является разработка технически простого способа получения прозрачных металлсодержащих композиций на основе эфиров (мет)акриловой кислоты и/или стирола и их полимеров, содержащих сульфиды металлов, которые обеспечивают композициям увеличение светопоглощения при определенных длинах волн в оптической области спектра и одновременно предельно высокое светопропускание при длинах волн больше 500 нм. Поставленная цель достигается синтезом сульфидов металлов непосредственно в среде эфиров (мет)акриловой кислоты и/или стирола взаимодействием трифтор- и/или трихлорацетатов металлов или их смесей с органическими серосодержащими соединениями при нагревании в интервале температур 70-90°C в течение 5-20 минут, обеспечивающем концентрацию сульфидов металлов в композициях до 0,10 моль/л реакционной среды (мономера), по следующей прописи:

1. В предварительно очищенном мономере (эфиры (мет)акриловой кислоты и/или стирол), являющемся одновременно реакционной средой и основой композиций, растворяют заданное количество соли трифтор- и/или трихлоруксусной кислот, или смесь солей.

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют органические серосодержащие соединения в количестве, необходимом для установления с солями трифтор- и/или трихлоруксусной кислот мольного соотношения, не превышающего 1:1,5.

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают в интервале температур 70-90°C в течение 5-20 минут.

4. В раствор, полученный по п. 3, при необходимости добавляют инициатор полимеризации.

5. Полученный по п. 4 раствор при необходимости полимеризуют в блоке одним из известных способов.

Существенным отличием данного способа от прототипа является использование органических серосодержащих соединений вместо сероводорода. Следовательно, нет необходимости создавать и применять дополнительные условия и оборудование, контролирующее подачу и концентрацию токсичного газообразного H₂S в раствор, а также удаление его избыточного количества. Рассчитывают необходимое для реакции количество сульфид-ионов и берут соответствующую навеску органического серосодержащего соединения, растворяют ее в мономере, содержащем растворенную соль металла или смесь солей, и нагревают. В предлагаемом способе для стабилизации коллоидных растворов не применяется облучение УФ излучением. Продукты взаимодействия солей с органическими серосодержащими соединениями растворимы в мономерах и стабилизируют коллоидные растворы, поэтому их не удаляют из раствора. В результате такой стабилизации время хранения коллоидных растворов достигает нескольких недель, что во много раз превышает время, необходимое для их отверждения полимеризацией мономеров. Концентрация сульфидов металлов в композиции достигает 0,10 моль/л реакционной среды (мономера), что в 20 раз превышает концентрацию, заявленную авторами прототипа. Полученная концентрация соответствует количеству реагентов, взятых для проведения реакции, и стехиометрии взаимодействия солей металлов с тиоацетамидом в растворах по реакции:

(CHAl₃COO)₂М·2H₂O+CH₃-C(S)-NH₂→MS+2CHAl₃COOH+CH3-С(O)-O^-NH₄ ⁺

Увеличение концентрации сульфидов металлов увеличивает поглощение электромагнитного излучения композицией в области 300-500 нм. Способ также позволяет значительно расширить число веществ, используемых в качестве основы композиций, применив дополнительно стирол или его смеси с эфирами (мет)акриловых кислот при мольном отношении в смеси стирола к эфирам (мет)акриловой кислоты от 0 до 1. Исходя из указанных мольных отношений, основа композиции представляет собой либо эфиры (мет)акриловых кислот или их полимеры, либо стирол или его полимер, или смеси этих веществ, взятых в широком мольном отношении.

При практической реализации предлагаемого способа используются:

1) эфиры (мет)акриловой кислоты и/или стирол в качестве основы композиций, одновременно являющиеся реакционной средой, в которой происходит химическая реакция между солями металлов и органическими серосодержащими соединениями с образованием сульфидов металлов;

2) трифтор- и трихлорацетаты металлов в качестве металлсодержащих соединений, являющихся предшественниками сульфидов металлов;

3) органические серосодержащие соединения в качестве источников сульфид-ионов.

Выбор эфиров (мет)акриловой кислоты и/или стирола в качестве основы композиции обусловлен их высокой прозрачностью в оптической области спектра (250-1000 нм). Они являются мономерами наиболее прозрачных полимеров (поли(алкил)акрилаты, полиметилметакрилат, полистирол). В качестве основы композиции (мономера) предпочтительнее использовать метилметакрилат. Метилметакрилат и полиметилметакрилат по сравнению с известными оптическими мономерами и полимерами характеризуются наибольшим светопропусканием в оптической области спектра. Применение этих соединений позволяет до минимума уменьшить влияние основы композиций (мономер, полимер) на спектральные свойства в области их прозрачности. Метилметакрилат является коммерчески доступным, технология получения его полимеров хорошо изучена и широко применяется в промышленности. Применение алкилакрилатов и, в частности метилметакрилата, позволяет получать прозрачные металлсодержащие композиции.

Использование в качестве исходных металлсодержащих соединений солей трифтор- и/или трихлоруксусной кислот обусловлено их хорошей растворимостью в эфирах (мет)акриловой кислоты, в стироле и в их смесях (Смагин В.П., Майер Р.А., Мокроусов Г.М., Чупахина Р.А. Полимеризуемый состав для получения прозрачных полимерных материалов / Патент СССР №1806152 A3, опубл. 30.03.93 г., бюл. №12.). Выбор солей кадмия, свинца и цинка или их смесей, кроме их хорошей растворимости в малополярных мономерах оптических полимеров, связан с их способностью образовывать сульфиды и сульфидсодержащие композиции, поглощающие электромагнитное излучение в оптической области спектра.

Выбор органических серосодержащих соединений в качестве источника сульфид-ионов обусловлен их технологичностью (негазообразное состояние), растворимостью в эфирах (алкил)акриловых кислот и в стироле, также связан со способностью при взаимодействии с трифтор- и/или трихлорацетатами металлов в среде эфиров (алкил)акриловых кислот и/или стрирола при температурах 70-90°C в течение 5-20 минут образовывать устойчивые композиции, содержащие сульфиды металлов в коллоидном состоянии. Коллоидное состояние сульфидов металлов обеспечивает высокую прозрачность металлсодержащим композициям. Предпочтительнее в качестве органического серосодержащего соединения использовать тиоацетамид (амидтиоуксусной кислоты). Он является коммерчески доступным соединением. При температуре окружающей среды находится в твердом агрегатном состоянии. С его применением получают прозрачные металлсодержащие композиции, избирательно поглощающие электромагнитное излучение оптического диапазона.

Метилметакрилат, растворы в метилметакрилате трифтор- и трихлорацетатов кадмия, свинца, цинка, а также тиоацетамида, прозрачны для электромагнитного излучения с длиной волны больше 280 нм.

Примеры практической реализации заявляемого способа получения прозрачных металлсодержащих полимеризуемых композиций:

Пример 1.

1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,338 г трифторацетата кадмия (0,10 моль/л реакционной среды (мономера)).

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,075 г тиоацетамида (0,10 моль/л реакционной среды (мономера)), обеспечивающего мольное соотношение с трифторацетатом кадмия 1:1.

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ спектре которой присутствует полоса поглощения в интервале длин волн 300-480 нм.

4. В композицию, полученную по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера.

5. Полученный по п. 4 раствор термически полимеризуют в блоке. Получают композицию в стеклообразном состоянии, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-480 нм, а в области 500-950 нм - светопропускание, составляющее 92-93%.

Пример 2.

1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0338 г трифторацетата кадмия (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)).

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г тиоацетамида (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)), (1:1).

3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают при температуре 80°C в течение 10 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ спектре которой присутствует полоса поглощения в интервале длин волн 300-460 нм.

4. В композицию, полученную по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 5 термически полимеризуют в блоке. Получают композицию в стеклообразном состоянии, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-460 нм, а в области 480-950 нм светопропускание, составляющее 92-93%.

Пример 3.

1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0438 г трихлорацетата кадмия (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)).

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г тиоацетамида (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)), (1:1).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-460 нм.

4. В композицию, полученную по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 5 термически полимеризуют в блоке. Получают композицию в стеклообразном состоянии, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-460 нм, а в области 480-950 нм - светопропускание, составляющее 92%.

Пример 4.

1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0338 г трифторацетата кадмия (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)).

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0076 г тиомочевины (тиокарбамид) (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)), (1:1).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-480 нм.

4. В композицию, полученную по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 5 термически полимеризуют в блоке. Получают композицию в стеклообразном состоянии, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-480 нм, а в области 500-950 нм светопропускание, составляющее 92%.

Пример 5.

1. В 10,0 мл предварительно очищенного этилметакрилата растворяют 0,0338 г трифторацетата кадмия (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)).

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г тиоацетамида (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)), (1:1).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 80°C в течение 10 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-460 нм.

4. В композицию, полученную по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 5 термически полимеризуют в блоке. Получают композицию в стеклообразном состоянии, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-460 нм, а в области 480-950 нм - светопропускание, составляющее 92%.

Пример 6.

1. В смеси, состоящей из 9,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата и 1.0 мл предварительно очищенного стирола, растворяют 0,0338 г трифторацетата кадмия (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)).

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г тиоацетамида (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)), (1:1).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 80°C в течение 10 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-460 нм.

4. В композицию, полученную по п. 3, перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 5 термически полимеризуют в блоке. Получают композицию в стеклообразном состоянии, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-460 нм, а в области 480-950 нм - светопропускание, составляющее 92%.

Пример 7.

1. В 8,0 мл предварительно очищенного стирола растворяют 0,00338 г трифторацетата кадмия (0,0010 моль/л реакционной среды (мономера)).

2. В раствор, полученный по п. 1, вводят 2,0 мл раствора тиоацетамида в стироле, содержащего 0,00075 г тиоацетамида (0,0010 моль/л реакционной среды (мономера)), (1:1).

3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-440 нм.

4. В композицию, полученную по п. 3, перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 5 термически полимеризуют в блоке. Получают композицию в стеклообразном состоянии, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-440 нм, а в области 460-950 нм - светопропускание, составляющее 92%.

Пример 8.

1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0291 г трифторацетата цинка (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)).

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г тиоацетамида (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)), (1:1).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-390 нм.

4. В композицию, полученную по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 5 термически полимеризуют в блоке. Получают композицию в стеклообразном состоянии, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-390 нм, а в области 440-950 нм - светопропускание, составляющее 92-93%.

Пример 9.

1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0338 г трифторацетата кадмия (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)) и 0,0291 г трифторацетата цинка (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)).

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г тиоацетамида (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)), (1:0,5).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 90°C в течение 15 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-440 нм.

4. В композицию, полученную по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 5 термически полимеризуют в блоке. Получают композицию в стеклообразном состоянии, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-440 нм, а в области 500-950 нм - светопропускание, составляющее 92-93%.

Пример 10.

1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0338 г трифторацетата кадмия (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)) и 0,0195 г трихлорацетата цинка (0,003 моль/л реакционной среды (мономера)).

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,015 г тиоацетамида (0,017 моль/л реакционной среды (мономера)), (1:1,3).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-440 нм.

4. В композицию, полученную по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 5 термически полимеризуют в блоке. Получают композицию в стеклообразном состоянии, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-440 нм, а в области 500-950 нм - светопропускание, составляющее 92-93%.

Пример 11.

1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0433 г трифторацетата свинца (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)).

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,0075 г тиоацетамида (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)), (1:1).

3. Раствор, полученный по п. 2., нагревают при температуре 70°C в течение 10 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-490 нм.

4. В композицию, полученную по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 5 термически полимеризуют в блоке. Получают композицию в стеклообразном состоянии, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-490 нм, а в области 510-950 нм - светопропускание, составляющее 92%.

Пример 12.

1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,338 г трифторацетата кадмия (0,10 моль/л реакционной среды (мономера)) и 0,0433 г трифторацетата свинца (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)).

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,075 г тиоацетамида (0,10 моль/л реакционной среды (мономера)), (1:0,9).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 90°C в течение 15 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-500 нм.

4. В композицию, полученную по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 5 термически полимеризуют в блоке. Получают композицию в стеклообразном состоянии, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-500 нм, а в области 520-950 нм - светопропускание, составляющее 92%.

Пример 13.

1. В 10,0 мл предварительно очищенного метилметакрилата растворяют 0,0338 г трифторацетата кадмия (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)), 0,0433 г трифторацетата свинца (0,010 моль/л реакционной среды (мономера)) и 0,0145 г трифторацетата цинка (0,005 моль/л реакционной среды (мономера)).

2. В раствор, полученный по п. 1, добавляют 0,015 г тиоацетамида (0,020 моль/л реакционной среды (мономера)), (1:0,8).

3. Раствор, полученный по п. 2, нагревают при температуре 90°C в течение 20 минут. Получают прозрачную металлсодержащую композицию, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-500 нм.

4. В композицию, полученную по п. 3, добавляют перекись бензоила в количестве 0,10% от массы мономера и по п. 5 термически полимеризуют в блоке. Получают композицию в стеклообразном состоянии, в УФ спектре которой присутствует поглощение в интервале длин волн 300-500 нм, а в области 520-950 нм - светопропускание, составляющее 92-93%.

Анализ примеров показывает, что прозрачные металлсодержащие полимеризуемые композиции, поглощающие электромагнитное излучение в спектральной области 300-520 нм, образуются после введения в мономеры оптических полимеров (эфиры (мет)акриловых кислот и/или стирол, предпочтительнее метилметакрилат) трифтор- и/или трихлорацетатов кадмия, цинка, свинца, или их смесей: кадмия-свинца, кадмия-цинка и кадмия-свинца-цинка. При этом мольное соотношение солей цинка и свинца к трифтор-, трихлорацетату кадмия не превышает 1,5:1. Предпочтительнее использовать тиоацетамид в качестве серосодержащего органического соединения, в количестве вещества, не превышающем количество вещества солей металлов. Нагревание растворов проводить в интервале температур 70-90°C в течение 5-20 мин. Полимеризация мономеров в блоке переводит металлсодержащие композиции в стеклообразное состояние. УФ-спектр стеклообразных металлсодержащих композиций по положению спектральных сигналов существенно не отличается от спектра композиций до их отверждения. Светопропускание композиций при длинах волн больше 500 нм составляет не менее 92% при толщине поглощающего слоя до 5 мм. Способность жидкими и стеклообразными композициями поглощать электромагнитное излучение в интервале длин волн 300-500 нм связана с протеканием при нагревании в среде эфиров (мет)акриловых кислот и/или стирола химической реакции между трифтор-, трихлорацетатами металлов и серосодержащими органическими соединениями с образованием сульфидов металлов, находящихся в коллоидном состоянии. Нагревание при температуре больше 90°C или меньше 70°C не приводит к желаемому результату. Композиции разрушаются или необходимый продукт реакции не образуется. Нагревание растворов менее 5 и более 20 мин не приводит к желаемому результату. В первом случае необходимый продукт не образуется, во втором случае нагревание является не эффективным или композиции разрушаются. При нагревании растворов, содержащих соли металлов и/или органические серосодержащие соединения в концентрациях больше 0,10 моль/л, сульфиды металлов выделяются в виде грубодисперсной фазы. Влияние состава композиций на наблюдаемый эффект представлено в таблице.

Анализ результатов подтверждает практическую реализацию заявляемого способа получения прозрачных металлсодержащих полимеризуемых композиций, избирательно поглощающих электромагнитное излучение в интервале длин волн 300-500 нм и сохраняющих прозрачность при длинах волн больше 500 нм не менее 92% при толщине поглощающего слоя до 5 мм. Высокое светопропускание композиций подчеркивает их однородность. Неизменность спектральных свойств в течение длительного времени характеризует стабильность композиций. Возможность получения в стеклообразном состоянии и изготовления из них изделий различной формы и размера подчеркивает их технологичность. Доступность исходных соединений, незначительный расход на единицу продукции, простота заявляемого способа получения, а также совокупность получаемых свойств позволяет использовать прозрачные металлсодержащие композиции для изготовления селективно поглощающих электромагнитное излучение прозрачных полимерных материалов для светотехники, опто- и микроэлектроники.

Изобретение относится к технологии материалов, преобразующих электромагнитное излучение. Способ получения прозрачных металлсодержащих полимеризуемых композиций, предназначенных для изготовления избирательно поглощающих электромагнитное излучение материалов для светотехники, опто- и микроэлектроники, осуществляют взаимодействием растворимых солей металлов или их смесей с органическими серосодержащими соединениями в мольных соотношениях, не превышающих 1:1,5, в качестве реакционной среды используют стирол и/или эфиры (мет)акриловой кислоты при мольном отношении в смеси стирола к эфирам (мет)акриловой кислоты от 0 до 1, при нагревании в интервале температур 70-90°C в течение 5-20 минут. Технический результат - полученные композиции имеют увеличенное светопоглощение в интервале длин волн 300-500 нм и светопропускание при длинах волн больше 500 нм. Композиции однородны. Длительная неизменность спектральных свойств характеризует стабильность композиций. Получение композиций в стеклообразном состоянии и изготовление из них изделий различной формы и размера показывает их технологичность. 1 табл., 13 пр.

Способ получения прозрачных металлсодержащих полимеризуемых композиций, предназначенных для изготовления избирательно поглощающих электромагнитное излучение материалов для светотехники, опто- и микроэлектроники, основанный на взаимодействии растворимых солей металлов с серосодержащими соединениями в реакционной среде, являющейся основой композиции, отличающийся тем, что взаимодействие растворимых солей металлов или их смесей проводят с органическими серосодержащими соединениями в мольных соотношениях, не превышающих 1:1,5, в качестве реакционной среды используют стирол и/или эфиры (мет)акриловой кислоты при мольном отношении в смеси стирола к эфирам (мет)акриловой кислоты от 0 до 1, при нагревании в интервале температур 70-90°C в течение 5-20 минут.