материал для поляризующих покрытий
Классы МПК: | C09K9/02 органические светопоглощающие материалы C09B57/12 периноны, те нафтоиленарилимидазолы G02B5/30 поляризующие |
Автор(ы): | Хан И.Г., Бобров Ю.А., Быков В.А., Ворожцов Г.Н., Иванова Т.Д., Игнатов Л.Я., Попов С.И., Шишкина Е.Ю. |
Патентообладатель(и): | Хан Ир Гвон |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-05-21 публикация патента:
10.11.1995 |
Изобретение относится к материалам для получения сверхтонких,цветных, термостабильных поляризующих покрытий (ПП), которые могут быть использованы в оптике для изготовления устройств отображения информации, производстве поляроидных пленок на полимерной основе, поляризующих стекол для строительной и автомобильной промышленности. Материал содержит компоненты, мас. пленкообразующий компонент-органические красители типа I VI или их смеси 5,0 20,0; смешивающиеся с водой низкомолекулярные органические растворители 0,1 9,0: антиоксиданты 0,01 1,0 и/или ингибиторы 0,01 1,0; поверхностно-активные вещества 0,15 2,0; вода остальное. Применение заявляемого материала позволяет получать ПП на любых поверхностях, как на гидрофильных, так и на гидрофобных без их ориентации за счет натирания, совместить в одну стадию ориентирующее воздействие с нанесением, получать светостойкие ПП -5 8 баллов (прототип 1 2 балла), получать термостойкие ПП 200 400°С (прототип 180°С), получать ПП с хорошими поляроидными характеристиками дихроичное отношение 10 27. 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОЛЯРИЗУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ, включающий пленкообразующую компоненту, смешивающийся с водой низкомолекулярный органический растворитель, поверхностно-активное вещество и воду, отличающийся тем, что в качестве пленкообразующей компоненты он содержит водорастворимый органический краситель сульфокислоту азо- или полициклического соединения общих формулгде n-1,2;
где А имеет указанные значения;
где А имеет указанные значения;
где x-H, Cl;
R- H, Br, Cl, OH, Alk, OAlk;
или их смесь и дополнительно антиоксидант и/или ингибитор при следующем соотношении компонентов, мас. Пленкообразующий компонент органический краситель указанных общих формул или их смесь 5-20
Смешивающийся с водой низкомолекулярный органический растворитель 0,1 9,0
Антиоксидант 0,01-1,0
и/или
Ингибитор 0,01-1,0
Поверхностно-активное вещество 0,15-2,0
Вода Остальное
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к материалам для получения сверхтонких, цветных, термостабильных поляризующих покрытий (ПП), которые могут быть использованы в оптике для изготовления устройств отображения информации, производстве поляроидных пленок на полимерной основе, поляризующих стекол для строительной и автомобильной промышленности. Известен материал для поляризующих покрытий, включающий пленкообразующий компонент водорастворимый органический краситель и воду [1]Однако этот материал не позволяет получать ПП на гидрофобных полимерных материалах и пленках. Кроме того, образованный с помощью материала [1] ПП обладают довольно низкой химической устойчивостью к действию некоторых видов клея и лаков, что существенно ограничивает область применения ПП данного типа. Наиболее близким по технической сущности является известный материал для поляризующих покрытий, включающий водорастворимый органический краситель, смешивающиеся с водой низкомолекулярные органические соединения, поверхностно-активные вещества и воду [2]
Для получения ПП известный материал [2] наносят на поверхность, которой предварительно должна быть придана анизотропия для ориентации поляризующего материала, для чего она натирается. Переход известного состава в нематическое состояние осуществляется непосредственно на поверхности подложки при испарении растворителя, причем для предотвращения разориентации материала красителя необходимо создание специальных условий. Известный материал обладает рядом недостатков:
ограниченным и неконтролируемым временем перехода из раствора в жидкокристаллическое состояние, а также из нематической фазы в твердое состояние, не позволяет получать покрытие на поверхности без предварительной ориентации поверхности за счет ее натирания; не позволяет совместить в одну стадию ориентирующее воздействие с нанесением; применяемые в материале красители недостаточно светостойки и термостойки, что существенным образом ограничивает область применения получаемых на их основе поляроидов; низкие поляроидные характеристики образующихся ПП. Целью изобретения является получение химически устойчивых термо- и светостойких поляризующих покрытий с высокими поляроидными характеристиками. Поставленная задача достигается тем, что согласно изобретению в материале для ПП в качестве пленкообразующей компоненты используют водорастворимые органические красители, представляющие собой сульфокислоты азо- или полициклических соединений, например, I-VI или их смеси.
В материале также дополнительно используют смешивающиеся с водой низкомолекулярные органические растворители (ацетон, спирты или диоксан), антиоксиданты и/или ингибиторы, поверхностно-активные вещества при следующем соотношении компонентов, мас. Пленкообразующий
компонент-органические
красители типа I-VI или их смеси 5,0-20,0
Смешивающиеся с водой
низкомолекулярные
органические раство- рители 0,1-9,0 Антиоксанты 0,01-1,0 и/или ингибиторы 0,01-1,0
Поверхностно-активные вещества 01,5-2,0 Вода Остальное
Существенным отличием изобретения является использование в качестве пленкообразующего компонента на гидрофобных поверхностях, в том числе на полимерных материалах и пленках водорастворимых органических красителей типа I-VI или их смесей, которые обеспечивают существование стабильного лиотропного жидкокристаллического состояния (нематической, гексагональной фаз и их смеси) в широком интервале концентраций, температур, значений рН, что позволяет:
наносить ПП на любую поверхность без предварительной ориентации за счет натирания,
совместить в одну стадию ориентирующее воздействие с нанесением,
использовать для заявляемого материала любое типовое оборудование для получения равномерных покрытий. Красители типа IV являются оригинальными и в литературе не описаны. Для обеспечения химической устойчивости ПП к действию клеев и лаков в состав вводят добавки антиоксидантов, ингибиторов. Использование в качестве низкомолекулярных органических растворителей типа ацетона, спиртов, диоксана, понижающих вязкость композиции, обеспечивает малую толщину и равномерность нанесения ПП. Предлагаемая композиция позволяет формировать не только на гидрофильных, но и на гидрофобных подложках (пластинах монокристаллического кремния, силикатного и органического стекла, на полимерных полиэфирных полиамидных, поликарбонатных и т. п. пленках) цветные сверхтонкие (0,1-5,0 мкм), термостабильные (до 350оС) ПП. Формирование ПП может производиться любым ориентирующим способом, например, механическим сдвигом в потоке, поливом. После нанесения сформованную пленку сушат при 20-80оС предпочтительно путем обдува воздухом или иным инертным газом. П р и м е р ы 1-19. Приготовление композиции для поляризующих покрытий. В колбу при перемешивании загружают дистиллированную воду, свободный от неорганических солей краситель (I-VI) или их смесь, размешивают при нагревании до полного растворения и получения раствора концентрации 5-20 мас. В случае необходимости излишек воды отгоняют под вакуумом, либо отделяют ультрафильтрацией. Затем к полученной густой пасте при интенсивном помешивании добавляют органический растворитель 0,1-0,9 мас. ПАВ 0,15- 2,0 мас. антиоксидант 0,01-1,0 мас. ингибитор 0,01-1,0 мас. Количественный состав композиций 1-19 приведен в табл.1. Полученные в примерах 1-19 композиции наносят на чистую поверхность гидрофобного или гидрофильного материала (пластины монокристаллического кремния, силикатного и органического стекла, полимерную пленку) и формируют пленку (ПП) при ориентирующем воздействии, например, поливом, сдвигом и т.д. После нанесения сформированную пленку сушат при 20-80оС путем обдува воздухом или другим инертным газом. Характеристики ПП, полученных на полимерных пленках с помощью заявляемых композиций, представлены в табл.2. Для обеспечения максимального объема пара интервал значений компонентов, входящих в состав ПП, выбран из условия отсутствия за его пределами возможности получения указанного технического результата. Таким образом, как видно из табл.2 и примеров, заявляемые водорастворимые органические красители типа I-VI или их смеси обеспечивают существование стабильного лиотропного жидкокристаллического состояния в широком интервале концентраций, температур, значений рН, что позволяет:
получать ПП на любых поверхностях, как на гидрофильных, так и на гидрофобных, без их ориентации за счет натирания,
совместить в одну стадию ориентирующее воздействие с нанесением,
получать светостойкие П 5-8 баллов (прототип 1-2 балла),
получать термостойкие ПП 200-400оС (прототип 180оС),
получать ПП с хорошими поляроидными характеристиками дихроичное отношение 10-27 (прототип 3),
использовать для заявляемого материала любое типовое оборудование для получения равномерных покрытий. Пример получения новых красителей типа IV. В 100 мл 20% -ного олеума при 20-25оС загружают 35 г дибензимидазола 3,4,9,10-антантронтетракарбоновой кислоты или 1,1"-бинафтил-4,4", 5,5", 8,8"-гексакарбоно- вой кислоты и выдерживают при 110-115оС в течение 7 ч до получения водорастворимой пробы. Смесь разбавляют водой, образующийся осадок отфильтровывают, промывают соляной кислотой до отсутствия сульфат-анионов и сушат при 80оС. Получают 36,9 г (88%) соединения формулы IV, А б, R Н. ИК-спектр (прибор UR-20, таблетки с KCl, см-1): 1020, 1065, 1150-1200 (SO3H), 1650, 1605 (С О). Найдено, N 6,50; 6,75; S 8,00; 8,33. C38H14N4O10S2 4H2O. Вычислено, N 6,81; S 7,79. Аналогичным образом получают сульфокислоту N,N-дифенилдиимида 3,4,9,10-антантронтетракарбоновой кислоты (IV, A A, R H). Выход 69%
ИК-спектр (прибор UR-20, таблетки с KCl, см-1): 1025, 1060, 1150-1200 (SO3H), 1650, 1695 (С О). Найдено, N 3,05; 3,23, S 7,50, 7,37. C38H16N2O12S2 4H2O. Вычислено, N 3,38; S 7,74.
Класс C09K9/02 органические светопоглощающие материалы
Класс C09B57/12 периноны, те нафтоиленарилимидазолы