СПОСОБ ОЧИСТКИ ПАРАТЕРФЕНИЛА Советский патент 1997 года по МПК C07C15/14 C07C7/14 

Изобретение относится к технологии получения особо чистых веществ, в частности к технологии очистки паратерфенила для выращивания монокристаллов, применяемых в качестве активных элементов сцинтилляционных детекторов ионизирующих излучений.

Целью изобретения является увеличение выхода паратерфенила и сокращение времени очистки.

Пример 1. 2 кг коммерческого продукта квалификации сцинтилляционный, полученного фракционной перегонкой и перекристаллизацией из бензола, загружают в гамма-пушку типа "Исследователь" с радиоизотопным источником ⁶⁰Co мощностью P 2,5•10³ рад/мин и облучают в течение 40 мин (длина волны излучения 9,32•10^-3 ).

Чистота паратерфенила (коммерческого продукта), выпускаемого промышленностью, оценивается согласно ТУ-6-09-4049-83 по следующим параметрам:
Внешний вид Белый кристаллический порошок;
Температура плавления, ^oC 212,5 ±1(211,5-213,5)
Стинтилляционная эффективность, 100 ±10(90-110)
Положение главного максимума спектра люминесценции, нм - (380-10)(370-390)
Относительный световой выход люминесценции, Не менее 90
Остаток после прокаливания (в виде сульфатов), Не более 0,02
Оптическая прозрачность, при λ нм Не менее
370 55
380 60
390 75
400 82
Содержание основного вещества в сырье составляет 86-88 мас. Остальные примеси такие как м- и о-изомеры, кватерфенил, нафталин, антрацен, тетрацен, фенантрен и их производные, а также целый ряд примесей, которые не удается идентифицировать. Затем облученный продукт загружают в стеклянный сосуд, растворяют при нагревании и постоянном перемешивании в диметилформамиде, потом раствор охлаждают, выпавший осадок отфильтровывают и высушивают. После этого паратерфенил загружают в ампулу для зонной плавки, вакуумируют ее, а затем наполняют аргоном до давления 800 ГПа, запаивают и проводят очистку зонной плавкой, пропуская расплавленную зону вдоль ампулы 6 раз со скоростью 2 мм/ч.

Выход готового продукта 62 мас. продолжительность процесса 53,4 ч (табл. 1 и 2).

На фиг. 1 и 2 приведены кривые плавления исходного (коммерческого продукта) паратерфенила (фиг. 1) и очищенного паратерфенила (фиг. 2). Кривые сняты на дифференциальном сканирующем калориметре ДСК-111 фирмы "Сеторам" (Франция). Из их сопоставления следует:
температура плавления паратерфенила, очищенного по предлагаемому способу, на 1,4^oC выше, чем коммерческого продукта;
коммерческий продукт начинает плавиться при 197,9^oC, фазовый переход затянут и происходит в интервале 179,9 216,6^oC, энтальпия плавления 30,76 кал/г; паратерфенил, очищенный по предлагаемому способу, плавится в интервале 208,6-218,7^oC, кривая плавления идет круто, энтальпия плавления 32,50 кал/г; обе кривые несимметричны; на кривой плавления (фиг.2)ясно виден высокотемпературный пик; на кривой (фиг.1)этот пик не разрешается. Этот пик, по-видимому, связан с изменением в симметрии молекулы паратерфенила в жидком состоянии (два крайних бензольных кольца поворачиваются относительно центрального на угол 16-27^o).

Из анализа этих данных можно сделать вывод, что предложенный способ очистки достаточно эффективен.

Влияние времени облучения на выход целевого продукта в зависимости от энергии облучения и мощности источника приведено в табл. 1(примеры 1а и 1б). Из этих данных следует, что для каждого отдельного случая существует оптимальное время облучения (доза), которое зависит от энергии излучения и мощности облучаемого образца.

Пример 2. Облучение исходного паратерфенила проводят аналогично примеру 1, затем проводят перекристаллизацию из толуола, полученный продукт загружают в ампулу для зонной очистки и проводят очистку, как в примере 1. Выход готового продукта составляет 60 мас. продолжительность процесса 53,4 ч(табл. 2).

Пример 3. 0,8 кг коммерческого продукта помещают в рентгеновскую установку РУП-150/300 на расстоянии 10-15 см от окна рентгеновской трубки и проводят облучение в течение 1000 мин при режимах работы трубки 250 кВ, 10 А (длина волны 1,5 ) и затем проводят перекристаллизацию и зонную плавку, как в примерах 1 и 2. Выход годного продукта 60 мас. продолжительность процесса 69,7 ч (табл. 1 и 2).

Пример 4. В колбу из оптического кварца емкостью 500 см³, снабженную мешалкой и обратным холодильником, помещают 40 г коммерческого продукта и 400 см³ толуола. Смесь нагревают до полного растворения и при непрерывном нагревании и перемешивании облучают светом от ртутно-кварцевой лампы сверхвысокого давления СВД-120А (длина волны 3000-3900 ), расположенной на расстоянии 20-30 см от колбы, в течение 12 ч. Затем раствор охлаждают до комнатной температуры, выпавший осадок отфильтровывают, сушат и полученный продукт загружают в ампулу для очистки зонной плавкой. Очистку зонной плавкой проводят, как в примере 1. Выход годного продукта 60 мас. продолжительность процесса -62,4 ч (табл. 1 и 2).

В табл. 1 также приведены данные по облучению паратерфенила β - излучением от радиоизотопного источника ⁹⁰Sr-⁹⁰Y. В этом случае выход годного продукта снижается до 45 мас. Кроме того, так как b - частицы обладают малой проникающей способностью, то облучению одновременно может подвергаться небольшое количество вещества, рассыпанного тонким слоем перед источником, в то время как электромагнитным излучением можно одновременно облучать до нескольких килограммов паратерфенила. Поэтому использование источников b излучения является нетехнологичным.

В табл. 2 дан выход годного после очистки паратерфенила по примерам 1 - 4.

Использовать нейтронное (n) излучение нецелесообразно, так как нет достаточно мощных радиоизотопных источников нейтронов. Кроме того, нейтронное излучение может нанести серьезные повреждения не только вредным примесям в паратерфениле, но и основному веществу из-за n-p-взаимодействия. Использовать другие виды, корпускулярного излучения нецелесообразно по тем же причинам, что и n-, b -излучения.

Применение электромагнитного излучения с длиной волны, лежащей в видимом диапазоне, и более длинноволновое не приводит к фотохимической деструкции примесей в паратерфениле, т.е. их применение нецелесообразно.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает следующие преимущества: сокращает продолжительность процесса в 7-8 раз; увеличивает выход готового продукта в 3 раза, причем сцинцилляционные характеристики монокристаллов, выращенных из очищенного паратерфенила, не уступают характеристикам, которые получают в известном способе.

Способ очистки паратерфенила, включающий фракционирование его, перекристаллизацию из органического растворителя и последующую зонную плавку, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и сокращения времени очистки, перед зонной плавкой паратерфенил дополнительно подвергают электромагнитному облучению в диапазоне волн ультрафиолетового света, рентгеновского или гамма-излучения и продукт облучения перекристаллизовывают из органического растворителя.

Способ очистки паратерфенила, включающий фракционирование его, перекристаллизацию из органического растворителя и последующую зонную плавку, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и сокращения времени очистки, перед зонной плавкой паратерфенил дополнительно подвергают электромагнитному облучению в диапазоне волн ультрафиолетового света, рентгеновского или гамма-излучения и продукт облучения перекристаллизовывают из органического растворителя.