способ получения тонкокристаллического фталоцианина меди

Формула изобретения

Способ получения тонкокристаллического фталоцианина меди взаимодействием 1,3-дииминоизоиндолина с порошком меди в среде растворителя, отличающийся тем, что в качестве порошка меди используют ультрадисперсный порошок меди с удельной поверхностью более 30 м²/г, полученный электрическим взрывом проводника в атмосфере азота, взаимодействие ведут в N,N-диметилформамиде при 20 40^oС, причем смешивание ультрадисперсного порошка меди и 1,3-дииминоизоиндолина осуществляют в сухом виде.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения фталоцинанина меди (PcCu), который известен как пигмент для окрашивания полимерных и композиционных материалов, и используется при изготовлении сенсоров, фоточувствительных слоев.

Известен способ, по которому PcCu получают из фталимида, мочевины, меди или однохлористой меди, молибдата аммония в растворитель, при 170 - 210^oC в присутствии циануровой кислоты или ее производных [1]. Недостатками этого способа являются высокая температура и длительность процесса (45 часов), а также необходимость дополнительного расхода дефицитных реагентов (молибдена аммония, циануровой кислоты и др.)

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения PcCu, включающий нагревание солей 1,3-дииминоизондолина с медью или соединениями меди при 80 - 250^oC в присутствии щелочных веществ (или без) в растворителе, который не вызывает роста кристаллов PcCu или изменения кристаллографической модификации, например, в глицерине, полипропиленгликоле, воде или NH₄OH. Выход CuPc составляет 80% [2]. Недостатками этого метода являются высокая температура, образование сравнительно крупных кристаллов пигмента микронных размеров.

Целью предлагаемого изобретения является снижение температуры реакции, упрощение процесса и получение фталоцианина меди в тонкокристаллической форме.

Поставленная цель достигается тем, что синтез PcCu ведут при температуре 20 - 40^oC в N, N-диметилформамиде взаимодействием 1,3-дииминоизоиндолина (ДИИ) с ультрадисперсным порошком меди (УДП Cu) с удельной поверхностью более 30 м²/г, полученным электрическим взрывом проводника в атмосфере азота, причем смешивание УДП Cu и ДИИ осуществляют с сухом виде. Использование порошка меди в ультрадисперсном состоянии, полученного с помощью электрического взрыва проводников в атмосфере азота, обуславливает его особенное состояние. В ультрамалой частице число атомов на поверхности становится соизмеримым с числом атомов в объеме и соответственно вклад поверхностной энергии в общую энергию частицы становится сравнимым с вкладом объемной энергии. Взрыв металлического проводника осуществляется при напряжении десятков киловольт в газовую среду и сопровождается образованием на поверхности частиц нестойких и необычных химических состояний материала проводника и компонентов этой среды.

Пример 1. К 0,5 г (0,0079 моль) ультрадисперсного порошка меди (УДП Cu), полученного в атмосфере азота с удельной поверхностью S_уд 30 м²/г добавляют эквимолекулярное количество 1,3-дииминоизоиндолина (ДИИ) (4,6 г, 0,0316 м), смесь перемешивают, помещают в реакционный сосуд, добавляют 30 мл N,N-диметилформамида (ДМФА) и перемешивают при 20^oC в течение 3 часов. Затем реакционную смесь фильтруют через стеклянный фильтр. Осадок последовательно промывают 1%-ной соляной кислотой, водой, метанолом, ацетоном до обесцвечивания промывной жидкости. Продукт сушат при температуре 60 - 80^oC. Выход 4,0 г (88%). ИК-спектр полученного фталоцианина меди (PcCu) идентичен по количеству и положению частот колебаний литературным данным для PcCu [3]. Электронный спектр продукта в 1-хлорнафталине содержит интенсивную полосу поглощения при 679 мм с плечом при 679 мм с плечом при 611 мм. Положение этих полос находится в полном соответствии со спектром в видимой области для PcCu, приведенном в [4]. Результаты элементного анализа, мас.%: C 66,03; H 3,11; N 19,51. Размеры частиц пигмента, определенные методом электронной микроскопии соответствуют тонкокристаллической игольчатой форме с размерами в длину не более 0,2 мкм в ширину < 0,05 мкм.

Пример 2. В реактор, содержащий 10 мл ДМФА, добавляют смесь, приготовленную как в примере 1 из 0,05 г (0,79 ммоль) УДП Cu (N₂, S_уд 30 м²/г) и 0,46 г (3,16 ммоль) ДИИ, и перемешивают ее при 30^oC в течение 2 час. Затем реакционную массу пропускают через стеклянный фильтр, осадок промывают 1%-ной HCl, водой, метиловым спиртом, ацетоном, а затем сушат. Выход 0,41 г (90%). Спектральные характеристики, элементный анализ и дисперсность продукта соответствуют данным примера 1.

Пример 3. УДП Cu (N₂, S_уд 30 м²/г), ДИИ и ДМФА смешивают в количествах и с очередностью как указано в примере 1. Перемешивают при 40^oC в течение 1,5 часов. Фталоцианин меди выделяют аналогично примеру 1. Выход 89%. Спектральные характеристики, результаты элементного анализа и дисперсность пигмента согласуются с характеристиками продукта примера 1.

Пример 4. В реактор помещают ДМФА и добавляют смесь ДИИ и УДП Cu (N₂, S_уд 70 м²/г) в количествах как в примере 2. Выдерживают реакционную смесь при 40^oC в течение одного часа и выделяют аналогично процедуре, описанной в примере 2. Выход 0,42 г (95%). Спектральные характеристики, результаты элементного анализа, величина дисперсности пигмента идентичны примеру 1.

Таким образом, предложенный способ благодаря чрезвычайно мягким условиям открывает возможность управления процессом получения PcCu, свободного от высокотемпературных примесей в тонкокристаллическом состоянии с высоким выходом.