Введение к работе
Актуальность проблемы. Перспективным направлением использования полимерных композиционных материалов является получение покрытий со специальными оптическими свойствами. К таким наполненным полимерным системам относятся материалы, обладающие способностью к флуоресценции и фосфоресценции. Потребность в них есть во многих сферах деятельности человека и повседневной жизни. Так, повышение скоростей движения транспорта требует для обеспечения безопасности создания сигнальных и маркировочных знаков, отчетливо различимых на далеких расстояниях даже в условиях ограниченной видимости. Флуоресцентные и фосфоресцентные эмали используются для окраски деталей и узлов приборов, маркировки опасных участков технологических линей, противопожарного инвентаря и т.п., а также для декоративных покрытий.
Задачами совершенствования технологии получения новых полимерных материалов, наполненных флуоресцентными и фосфоресцентными пигментами, является увеличение эффективности флуоресценции, длительности фосфоресценции, повышение агрегативной и кинетической устойчивости материалов и срока службы покрытий. Оптимизация состава систем, наполненных дорогостоящими флуоресцентными и фосфоресцентными пигментами, является экономически важной задачей. Для ее решения необходим теоретически обоснованный выбор состава пигментной части, наполнителей и их количеств, вида пленкообразующих материалов и специальных добавок, которые обеспечат эффективное использование пигментов. Появление новых пигментов и полимерных матриц требует при разработке материалов оперативного контроля качества, заключающегося в количественной оценке эффективности флуоресценции и скорости затухания фосфоресценции. Этим определяется актуальность исследований.
Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР, производимых по заданию Федерального агентства по образованию Российской Федерации. № гос. регистрации 0120.0852837.
Цель работы. Разработка научно-обоснованных рекомендаций по эффективному использованию флуоресцентных и фосфоресцентных пигментов в составе полимерных композиционных покрытий.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
разработать оперативные методы количественного контроля эффективности флуоресценции и затухания фосфоресценции;
исследовать влияние белых пигментов и наполнителей на оптические свойства флуоресцентных полимерных композиционных материалов;
изучить влияние полярности среды на эффективность флуоресценции наполненных полимерных покрытий;
исследовать влияние состава на устойчивость флуоресцентных материалов на основе водных дисперсий полимеров;
исследовать влияние состава на затухание фосфоресценции наполненных полимерных покрытий.
Научная новизна. Найдена математическая зависимость, описывающая влияние содержания пигмента в материале на флуоресценцию, и установлена ее экстремальная зависимость от содержания белого наполнителя.
Показано, что введение наполнителя снижает самогашение, сдвигая максимум на зависимости коэффициента яркости от длины волны в длинноволновую область спектра.
Установлено, что использование наполнителей с анизодиаметрической формой частиц повышает эффективность флуоресценции и фосфоресценции наполненных полимерных покрытий. і
3 І0
Установлена зависимость интенсивности флуоресценции и цветового тона пол мерного покрытия от полярности растворителя, с использованием которого он сформировано.
Определены изоэлектрические точки компонентов водно-дисперсионных флу ресцентных материалов, на основании которых установлены области их устойчив сти и условия достижения максимальной флуоресценции.
- Установлено, что использование в составе композиций наполнителей, не погл
щающих ближнее ультрафиолетовое излучение, увеличивает интенсивность фо
форесценции и снижает скорость затухания.
Практическая ценность работы. Разработаны, внедрены в произволе венную практику и включены в технические условия методики количественно оценки флуоресценции, основанные на спектрофотометрии с различной геометрие освещения и регистрации спектров, и фосфоресценции с использованием анализ уравнения Беккереля.
- Даны рекомендации по разработке флуоресцентных и фосфоресцентных пол
мерных композиционных материалов с частичной заменой пигментов на наполн
тели с достижением заданных эксплуатационных показателей.
- Результаты исследований внедрены в промышленное производство в ЗАО НП
ЯрЛИ. Разработанные методы испытаний внесены в ТУ на материалы, содержащи
флуоресцентные и фосфоресцентные пигменты.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывалис на XXVII (Франция, 2004 г.) и XXVIII (Венгрия, 2006 г.) конгрессах FATIPEC, н II и III Международных научно-технических конференциях ПОЛИМЕРЫ-2005 2008 (Ярославль, 2005 и 2008 г.), на Девятой Международной конференции по х мии и физикохимии олигомеров «Олигомеры - 2005» (Одесса, 2005 г.), на Третье Санкт-Петербургской конференции молодых ученых «Современные проблемы на ки о полимерах», 2007 г.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 13 р ботах, в том числе в 7 статьях.
Личное участие автора. Непосредственное участие во всех этапах работы и обсуждении результатов.
Объем и структура работы. Работа состоит из введения, 8 глав, выводо библиографии и приложений, изложена на 116 страницах и содержит 38 табли 69 рисунков, 101 библиографическую ссылку.
