The iodine PVA films modified with chrysophenine and IR-806 dyes were tested for resistance to exposure by "white" light. It is established that such anisotropic films are lightfast and efficiently polarize in the near UV and IR regions of the spectrum.Йодные ПВС пленки, модифицированные хризофенином и IR-806, были испытаны на устойчивость к облучению "белым" светом. Установлено, что такие анизотропные пленки светостойки и эффективно поляризуют в ближних УФ- и ИК-областях спектра

N. IVANOVA A.

T. KOSMACHEVA G.

V. AGABEKOV E.

Y. AKULICH V.

В. АГАБЕКОВ Е.

Н. ИВАНОВА А.

Т. КОСМАЧЕВА Г.

Я. АКУЛИЧ В.

Russian

T. G. KOSMACHEVA

Y. V. AKULICH

N. A. IVANOVA

V. E. AGABEKOV

Т. Г. КОСМАЧЕВА

Я. В. АКУЛИЧ

Н. А. ИВАНОВА

В. Е. АГАБЕКОВ

Reports of the National Academy of Sciences of Belarus

51Доклады Национальной академии наук Беларуси2015 сентябрь–октябрь Том 59 № 5химияУДК 535.514.4:668.816Т. Г. КОСМАЧЕВА, Я. В. АКУЛИЧ, Н. А. ИВАНОВА, академик В. Е. АГАБЕКОВСВЕТОСТОЙКИЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ПЛЕНКИ С РАСШИРЕННЫМ СПЕКТРАЛЬНЫМ ДИАПАЗОНОМИнститут химии новых материалов НАН Беларуси, Минск, Беларусь 6068992@mail.ru; ichnm-lpp@mail.ru; nadezh_iva@mail.ru; agabekov@ichnm.basnet.byЙодные ПВС пленки, модифицированные хризофенином и IR-806, были испытаны на устойчивость к облучению «белым» светом. Установлено, что такие анизотропные пленки светостойки и эффективно поляризуют в ближних УФ- и ИК-областях спектра.Ключевые слова: поливиниловый спирт, полимерная пленка, поляризующая способность, дихроичные краси-тели, светостойкость.T. G. KOSMACHEVA, Y. V. AKULICH, N. A. IVANOVA, V. E. AGABEKOVLIGHT-RESISTANT POLARIZING FILMS WITH AN EXTENDED SPECTRAL RANGEInstitute of Chemistry of New Materials of  the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, Belarus 6068992@mail.ru; ichnm-lpp@mail.ru; nadezh_iva@mail.ru; agabekov@ichnm.basnet.byThe iodine PVA films modified with chrysophenine and IR-806 dyes were tested for resistance to exposure by «white» light. It is established that such anisotropic films are lightfast and efficiently polarize in the near UV and IR regions of the spectrum.Keywords: polyvinyl alcohol, polymer film, polarizing ability, dichroic dyes, lightfastness.Введение. Разработка поляризующих полимерных пленок для видимой и ближних УФ- и ИК-областей спектра и изучение их оптических свойств представляет практический интерес, поскольку они являются обязательными компонентами устройств, используемых в ЖК-инди ка-торах и идентификаторах латентного изображения, электрических дисплеях, оптических свето-фильтрах и других оптоэлектронных устройствах.Цель работы – создание светоустойчивых поляризующих ПВС-пленок для ближних УФ- и ИК-областей спектра со значениями светопропускания ≥60 % и поляризующей способности ≥95 % в интервале длин волн от 350 до 880 нм.Экспериментальная часть. Объектами исследований являлись йодсодержащие поляризую-щие пленки на основе ПВС [1; 2], модифицированные красителями хризофенином и IR-806 (2-[2-[2-chloro-3-[2-[1,3-dihydro-3,3-dimethyl-1-(4-sulfobutyl)-2Н-indol-2-ylidene]-ethylidene]-1-cyclopenten-1-yl]-ethenyl]-3,3-dimethyl-1-(4-sulfobutyl)-3Н-indolium hydroxide, inner salt sodium salt).Исходная композиция для отлива ПВС-пленок, окрашенных дихроичными красителями, пред ставляет собой водно-спиртовой раствор полимера, содержащий глицерин (пластификатор), KI (дихроичный агент), KBr, борную кислоту и тетраборат натрия (желирующие добавки) [3].Принцип действия йодного поливинилспиртового поляризатора основан на дихроизме погло-щения анизотропного комплекса ПВС – йод [4; 5]. Спектры поглощения йодных поляризую- щих пленок, содержащих 0,5 масс. % KI, имеют слабо выраженные максимумы при λ = 360 нм и λ = 600–700 нм, где наблюдалась их высокая поляризующая способность (98–99 %) [6].52Для расширения спектрального диапазона йодных ПВС-пленок состав поливочной компози-ции модифицировали введением дихроичных красителей хризофенина и IR-806 с максимумами поглощения 389 и 806 нм соответственно.Устойчивость ПВС-пленок к воздействию света оценивали при облучении лампой Osram 300W Ultra-Vitalux (имитатор солнечного света) в течение 100 ч. В процессе облучения периоди-чески записывали спектры поглощения в неполяризованном свете на спектрофотометре SOLAR PV 1251B. Спектры поглощения, пропускания и поляризующую способность (ПС) пленок в диа-пазоне 200–1120 нм регистрировали в поляризованном свете на спектрофотометре Ocean Optics HR 4000 CG. Поляризующую способность пленки рассчитывали по формуле [7] ПС = (Тmax – Tmin) / (Тmax + Tmin),где Тmax и Tmin – экспериментально найденные значения пропускания пленкой света, линейно-поляризованного в параллельном и перпендикулярном направлениях относительно оси ориен-тации пленки.Спектрально-поляризационные характеристики йодных ПВС-пленок с красителем IR-806 в количестве 0,05–0,25 масс. % имеют высокие значения ПС 79,1–99,5 % и светопропускания Тmax = 38,2–83,3 % в диапазоне длин волн 500–865 нм. При концентрации красителя IR-806 0,19 масс. % ПВС-пленка характеризуется ПС ≥ 95 % в интервале длин волн 460–890 нм (рис. 1, а).Пленки с красителем IR-806 обладают высокими значениями дихроизма (RD = 18,6) и ориен-тационного параметра S (0,89), что указывает на параллельное расположение молекулярной оси красителя и полимерных цепей ПВС.Таким образом, применение дихроичного красителя IR-806 позволило расширить спектраль-ный диапазон для йодных поляризационных ПВС-пленок от 600 до 865 нм с сохранением по-ляризующей способности от 95,4 до 99,5 %.Ранее было установлено [8], что одноосно ориентированная йодная ПВС-пленка, содержащая краситель хризофенин, поляризует свет в области 350–750 нм (ПС ≥ 97 %).Для получения йодсодержащих пленок эффективных в ближних УФ- и ИК-областях спектра использовали добавки смеси красителей – хризофенина и IR-806. Йодные ПВС-пленки, окра-шен ные смесями данных красителей, эффективно поляризуют свет в широком спектральном диапазоне. Концентрация красителя IR-806 во всех образцах составляла 0,1 масс. %. Поляризующая способность пленок в области длин волн 450 нм изменяется от 86,7 до 99,4 % при увеличении добавки хризофенина от 0,05 до 0,15 масс. % соответственно. В видимой области спектра 600–650 нм ПС также увеличивается от 90,0 до 99,2 % с изменением соотношения концентраций красителей. В ближней ИК-области спектра 850–880 нм поляризующая спо-собность окрашенных ПВС-пленок составляет 89,9–98,6 %. Следует отметить, что при введении в пленку по 0,1 масс. % каждого из красителей, Tmax достигает максимально высоких значений − Рис. 1. Спектральная зависимость минимального (1) и максимального (2) пропускания и ПС (3) йодной ПВС-пленки, содержащей 0,19 масс. % красителя IR-806: а – до облучения, б – после облучения5363,0–77,3 % (при сохранении заданных величин ПС ≥ 90 %) в расширенном спектральном диа-пазоне – 450–880 нм (рис. 2, а).Таким образом, используя добавки красителей хризофенина и IR-806, можно расширить спект ральный диапазон действия йодных ПВС-пленок от 350 до 880 нм с сохранением их вы-сокой поляризующей способности – более 91,6 %. Для проверки светостойкости полученные образцы, модифицированные красителями IR-806 и хризофенином, подвергались облучению лампой Osram 300W Ultra-Vitalux (интенсивность излучения 11 мВт/см2). Концентрации красителей во всех образцах составляли по 0,1 масс. %, а время облучения – 100 ч (таблица).Спектрально-поляризационные характеристики йодных ПВС-пленок, модифицированных красителями хризофенином и IR-806λ, нмIR-806-KI IR-806-хризофенин-KIдо облучения после облучения до облучения после облученияТmax, % ПСрасч, % Тmax, % ПСрасч, % Тmax, % ПСрасч, % Тmax, % ПСрасч, %Ближняя УФ-область (300–400 нм)350 57,5 84,9 57,9 74,6 55,0 91,6 50,6 81,1375 57,5 77,7 55,1 82,6 53,4 93,2 45,5 93,3390 63,1 80,3 59,4 89,4 56,1 96,6 47,4 97,3Видимая область (400–740 нм)400 67,6 83,7 62,1 92,8 57,0 97,8 47,7 98,3500 77,6 95,7 72,5 97,9 75,8 97,0 66,3 99,0600 69,2 98,6 70,8 98,9 69,3 98,9 68,0 99,6700 69,2 98,6 71,7 94,9 69,5 98,8 68,1 97,8Ближняя ИК-область (740–1400 нм)780 75,9 95,6 75,8 86,1 77,8 95,5 71,3 90,9800 74,1 91,7 72,6 82,3 74,9 91,2 67,4 87,4825 67,6 94,8 65,3 93,6 68,5 93,8 59,8 95,5850 69,2 98,3 67,5 98,2 72,4 98,2 64,7 98,8865 67,6 98,2 67,1 98,2 72,8 98,6 65,1 98,8880 72,4 97,5 71,9 97,7 77,3 97,7 69,2 98,4Введение красителя IR-806 в ПВС-композицию повышает устойчивость пленок к воздей-ствию света: ПС сохраняет высокие значения 94,9–98,9 % для видимой и ближней ИК-областей спектра. Йодные ПВС-пленки с добавкой смеси красителей хризофенина и IR-806 также до-статочно устойчивы к облучению – ПС остается на уровне 97,7–99,6 % в видимом и ближнем ИК-спектральных диапазонах (таблица, рис. 1, б и 2, б).Рис. 2. Спектральная зависимость минимального (1) и максимального (2) пропускания и ПС (3) йодной ПВС-пленки, содержащей по 0,1 масс. % красителей IR-806 и хризофенина: а – до облучения, б – после облученияЗаключение. Йодные поливинилспиртовые пленки, окрашенные смесями красителей хри-зофенина и IR-806, эффективно поляризуют свет в расширенном спектральном диапазоне 350–880 нм (ПС составляет 91–99 %) и они устойчивы при облучении светом, имитирующим сол-нечный, в течение 100 ч.Список использованной литературы1. Влияние одноосного ориентирования йодсодержащих поливинилспиртовых пленок на их оптические харак-теристики / Т. Г. Космачева [и др.] // Весці Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. – 2002. – № 3. – С. 120–123.2. Агабеков, В. Е. Модификация композиций для йодных поляризаторов дихроичными красителями с целью расширения их спектрального диапазона / В. Е. Агабеков, Н. А. Иванова, Т. Г. Космачева // Матер. III-й Междунар. конф. по химии и хим. технологии. 16–20 cент. 2013 г. Ереван, Армения / редкол. Н. Б. Князян [и др.]. – Ереван: Институт общей и неорганической химии НАН РА, 2013. – С. 385–387. 3. Агабеков, В. Е. Пленочные поляризаторы для жидкокристаллических устройств отображения информации / В. Е. Агабеков, Н. Г. Арико, Н. А. Иванова // Весцi Нац. акад. навук Беларуси. Сер. хiм. навук. – 2002. – № 4. – С. 98–112.4. Oishi, Y. Formation of Poly(vinyl alcohol)-Iodine Complex in Water Swollen Films on Extension / Y. Oishi, K. Miyasaka // Polym. J. – 1987. – Vol. 19, N 3. – P. 331–336. 5. Kojima, Y. Sorption and permeation of iodine in water-swollen poly(vinyl alcohol) membranes and iodine complex formation / Y. Kojima, K.-I. Furunata, K. Miyasaka // J. Appl. Polym. Sci. – 1985. – Vol. 30, N 4. – P. 1617–1628.6. Влияние ПАВ и окислителей на оптическую анизотропию и механические свойства поливинилспиртовых пленок / К. С. Космачев [и др.] // Сб. мат. междунар. науч.-практ. конф.-семинара «Волокна и пленки-2011», г. Могилев. – Могилев, 2011. – С. 115–119.7. Dirix, Y. Optical properties of oriented polymer/dye polarizers / Y. Dirix, T. Tervoort, C. Bastiaansen // Macromolecules. – 1995. – Vol. 28. – P. 486–491.8. Ахроматические поляризаторы на основе йодсодержащих ПВС-композиций / Т. Г. Космачева [и др.] // Поли-мерные композиты и трибология (ПОЛИКОМТРИБ-2013): тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. г. Гомель. – Гомель, 2013. С. 240.Поступило  в редакцию 30.03.2015

СВЕТОСТОЙКИЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ПЛЕНКИ С РАСШИРЕННЫМ СПЕКТРАЛЬНЫМ ДИАПАЗОНОМ

https://doklady.belnauka.by/jour/article/download/142/144

СВЕТОСТОЙКИЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ПЛЕНКИ С РАСШИРЕННЫМ СПЕКТРАЛЬНЫМ ДИАПАЗОНОМ

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Reports of the National Academy of Sciences of Belarus