Материал для поляризующих покрытий - RU2047643C1

Чертежи

Описание

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.

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 350^оС) ПП.

Формирование ПП может производиться любым ориентирующим способом, например, механическим сдвигом в потоке, поливом.

После нанесения сформованную пленку сушат при 20-80^оС 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 20-80^оС 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 200-400^оС (прототип 180^оС),
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 20-25^оС 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 110-115^оС в течение 7 ч до получения водорастворимой пробы. Смесь разбавляют водой, образующийся осадок отфильтровывают, промывают соляной кислотой до отсутствия сульфат-анионов и сушат при 80^оС.

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.

Реферат

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.

Формула

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 формул

где 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