Создание люминофорного композиционного красителя для обработки металлических изделий
- Авторы: Кульгина Д.А.1, Цветкова И.В.1
-
Учреждения:
- Тольяттинский государственный университет
- Выпуск: Том 1 (2023)
- Страницы: 257-258
- Раздел: Аналитические и микрофлюидные системы, наноматериалы и нанотехнологии
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/375297
- ID: 375297
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Люминофорные красители имеют широкое применение в разных областях: от маркировки опасных веществ до окраски дорожных знаков. Было отмечено, что покрытия данного типа имеют недостаточную адгезию при низких температурах либо имеют сложные технические указания к их нанесению. Согласно литературным данным, вещество 1,3,5-трифенил-4,5-дигидро-1Н-пиразол имеет относительно несложно воспроизводимый синтез [1] и обладает ярко выраженной флуоресценцией, однако ранее не использовался в качестве пигмента к лакокрасочным материалам.
Цель - создание нового композиционного материала с люминесцентными свойствами.
Методы. Флуоресцентный анализ, термохимический контроль, органический синтез.
Основное содержание. Был проведен ряд опытов для подбора оптимальной концентрации люминофора и других компонентов красителя. В качестве растворителя был изучен ацетон, а в качестве синтетической базы – пентафталевый лак и олифа. Наибольшая устойчивость к температурному воздействию наблюдается в олифе, а наиболее интенсивное свечение - в лаке. Однако при небольших концентрациях люминофора разницы интенсивности свечения между двумя синтетическими базами практически не наблюдалось. Серия опытов показала, что наиболее оптимальной концентрация люминофора является 0,0305 моль/л в олифе. При повышении концентрации растворителя краска становилась все более жидкой и быстрее засыхала, однако, при этом наблюдалось неравномерное распределение самого пигмента. Наиболее оптимальным соотношение оказалось 63% масс. олифы, 36% растворителя и 1% люминофора.
Так же были изучены другие, промышленно доступные растворители - технический ацетон и уайт-спирит. При этом значительного изменения в фотофизических свойствах изделия не наблюдалось, что позволяет рассматривать возможность масштабирования смеси на основе этих растворителей.
В связи с проблемами распределения флуоресцентного красителя было изучено изделие с нанесённым материалом полуконтактным методом АСМ. Было показано, что смесь распределяется неравномерно, отдельным нанокластерами, причем плотность распределения также неравномерна.
Рис. 1. АСМ-изображение исследуемого образца
Неравномерность распределения отдельными нанокластерами позволяет предположить возможность применения смеси в качестве пенентранта для контроля развития дефектов на металле [2]. Для этого на алюминиевой подложке были нанесены дефекты, после чего последовательно нанесена смесь и многократно смыта растворителем. После обработки поверхности УФ-лампой четко видно места дефектов, куда попал флуорофор.
Результаты. Подобран состав красителя с люминесцентными свойствами. Изучена возможность применения состава в условиях повышенной и пониженной температуры (от -20 до 50°С). Полуконтактным методом АСМ исследована поверхность образцов. Отмечена неоднородность распределения вещества по площади. Найдена возможность применения красителя в пенентрантном анализе.
Выводы. Наиболее оптимальным соотношением композиционного красителя является 63% масс. олифы, 36% растворителя и 1% люминофора. Такое соотношение объясняется тем, что при высоких содержаниях пигмента адгезия лакокрасочных материалов значительно снижается. При высоких содержаниях растворителя цепкость металлического материала с синтетической базой так же снижается. Так же было отмечено неравномерное распределение пигмента при высоких концентрациях растворителя.
Ключевые слова
Полный текст
Обоснование. Люминофорные красители имеют широкое применение в разных областях: от маркировки опасных веществ до окраски дорожных знаков. Было отмечено, что покрытия данного типа имеют недостаточную адгезию при низких температурах либо имеют сложные технические указания к их нанесению. Согласно литературным данным, вещество 1,3,5-трифенил-4,5-дигидро-1Н-пиразол имеет относительно несложно воспроизводимый синтез [1] и обладает ярко выраженной флуоресценцией, однако ранее не использовался в качестве пигмента к лакокрасочным материалам.
Цель - создание нового композиционного материала с люминесцентными свойствами.
Методы. Флуоресцентный анализ, термохимический контроль, органический синтез.
Основное содержание. Был проведен ряд опытов для подбора оптимальной концентрации люминофора и других компонентов красителя. В качестве растворителя был изучен ацетон, а в качестве синтетической базы – пентафталевый лак и олифа. Наибольшая устойчивость к температурному воздействию наблюдается в олифе, а наиболее интенсивное свечение - в лаке. Однако при небольших концентрациях люминофора разницы интенсивности свечения между двумя синтетическими базами практически не наблюдалось. Серия опытов показала, что наиболее оптимальной концентрация люминофора является 0,0305 моль/л в олифе. При повышении концентрации растворителя краска становилась все более жидкой и быстрее засыхала, однако, при этом наблюдалось неравномерное распределение самого пигмента. Наиболее оптимальным соотношение оказалось 63% масс. олифы, 36% растворителя и 1% люминофора.
Так же были изучены другие, промышленно доступные растворители - технический ацетон и уайт-спирит. При этом значительного изменения в фотофизических свойствах изделия не наблюдалось, что позволяет рассматривать возможность масштабирования смеси на основе этих растворителей.
В связи с проблемами распределения флуоресцентного красителя было изучено изделие с нанесённым материалом полуконтактным методом АСМ. Было показано, что смесь распределяется неравномерно, отдельным нанокластерами, причем плотность распределения также неравномерна.
Рис. 1. АСМ-изображение исследуемого образца
Неравномерность распределения отдельными нанокластерами позволяет предположить возможность применения смеси в качестве пенентранта для контроля развития дефектов на металле [2]. Для этого на алюминиевой подложке были нанесены дефекты, после чего последовательно нанесена смесь и многократно смыта растворителем. После обработки поверхности УФ-лампой четко видно места дефектов, куда попал флуорофор.
Результаты. Подобран состав красителя с люминесцентными свойствами. Изучена возможность применения состава в условиях повышенной и пониженной температуры (от -20 до 50°С). Полуконтактным методом АСМ исследована поверхность образцов. Отмечена неоднородность распределения вещества по площади. Найдена возможность применения красителя в пенентрантном анализе.
Выводы. Наиболее оптимальным соотношением композиционного красителя является 63% масс. олифы, 36% растворителя и 1% люминофора. Такое соотношение объясняется тем, что при высоких содержаниях пигмента адгезия лакокрасочных материалов значительно снижается. При высоких содержаниях растворителя цепкость металлического материала с синтетической базой так же снижается. Так же было отмечено неравномерное распределение пигмента при высоких концентрациях растворителя.
Об авторах
Дарья Александровна Кульгина
Тольяттинский государственный университет
Email: pronona1@gmail.com
студент, группа ХТм-2204а, институт химии и энергетики
Россия, ТольяттиИрина Васильевна Цветкова
Тольяттинский государственный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: irina.cvetkova.56@mail.ru
кандидат химических наук, доцент кафедры «Химическая технология и ресурсосбережение
Россия, ТольяттиСписок литературы
- Golovanov A., Itakhunov R., Odin I., Gusev D., Grabovskiy S., Gordon K., Vologzanina A., Sokov S., Sosnin I. Cyclization of arylhydrazones jf cross-conjugated enynones: synthesis of luminescent styryl-1H-pyrazoles and propenyl-1H-pyrazoles // Org. Biomol. Chem. 2022. Vol. 20, No.44. P. 8693-8713.
- Васильева Л.А., Бойчук М.И., Микаева С.А. Применение капиллярной люминесцентной дефектоскопии при контроле металлического спая // Базис. 2020. №1 (7). С.35-40.
Дополнительные файлы
