Строительные исследования
страница - 0
Фотостабилизация комплекса европия (III) в полиэтилене
тинувином-622.
Мирочник А.Г. (chemi@online.ru ), Жихарева П.А., Карасев В.Е., Курявый В.Г.
Институт химии ДВО РАН
Светотрансформирующие полимерные материалы привлекают пристальное внимание, так как они обладают определенным комплексом свойств, которые обусловливают их широкое применение в сельском хозяйстве (стимуляция роста растений), медицине, электронике [1, 2].
В качестве полимерной основы подобных материалов используются широко применяемые в сельском хозяйстве промышленные полимеры, в частности полиэтилен высокого давления (ПЭВД). Люминесцирующими добавками, эффективно стимулирующими рост растений, являются комплексы Eu (III), введенные в полимер [3]. Нестабилизированный ПЭВД неустойчив к окислительной деструкции, которая происходит при переработке и эксплуатации пленок под действием света, тепла и кислорода воздуха. Введение в полимер светостабилизаторов совместно со стабилизаторами термоокислительной деструкции позволяет значительно повысить такие эксплуатационные свойства пленок, как атмосферо- и светостойкость.
Сведения о взаимодействии люминесцирующих комплексов Eu (III) и светостабилизаторов в ПЭВД практически отсутствуют. В связи с этим представляется актуальным изучение взаимного влияния в ПЭВД люминесцирующих комплексов и светостабилизаторов полимеров класса пространственно-затрудненных пиперидинов (ПЗП). В качестве люминофора, введенного в ПЭВД пленки выбран комплекс Eu(NO3)3 -2Phen, где Phen - 1,10-фенантролин. В качестве светостабилизаторов класса ПЗП использованы стабилизаторы, применяющиеся в промышленности для создания светостойких изделий из ПЭВД: диацетам-5 ( 2,2,6,6- тетраметилпиперидиламид -2,2,6,6 -тетраметилпиперидиламинопропионовой кислоты); полиацетам -81; Тинувин-622 ( олигомерный светостабилизатор на основе 1-(2,-оксиэтилен) - 2,2,6,6 -тетраметил-4-оксипиперидина и диметилсукцината ) («Ciba Geigy AG») [4].
HN
N
N
NH-(CH2)2-C-HN O
N
N
N
NH
Диацетам-5
O
v
N(CH2)2---(CH2)r~ Тинувин-622
OO
N
J n
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Образцы пленок получали путем введения в ПЭВД комплекса Eu(NO3)3 2Phen в количестве 0,3 мас.% от ПЭВД, стабилизатора в количестве 0,1-0,9 мас. % от ПЭВД.
Компоненты тщательно перемешивали и прессовали на гидравлическом прессе при
Т=140 °С и р=110 атм. и охлаждая получали пленки. Ускоренное старение пленок проводили облучением образцов нефильтрованным светом ртутной лампы ДРТ-250. Расстояние от лампы до образца составляло 20 см. Спектры люминесценции регистрировали на спектрометре СДЛ-1, источник возбуждения - ртутная лампа ДРШ-250, фильтр УФС-6, Х=365 нм. ИК спектры пленочных образцов записывали на спектрофотометре «Specord 75-IR». Спектры возбуждения люминесценции фиксировали на приборе "Shimadzu RF 5000". Спектры ЭПР снимали в Х диапазоне частот на спектрометре ESR-231 производства Германии. Облучение образца УФ-светом проводили в резонаторе спектрометра лампой ДРШ-100. Спектры ЯМР - 1Н измеряли на спектрометре ЯМР АС-250 "Брукер" (Германия) в CDCl3 при 300 К. В качестве внутреннего стандарта использовали тетраметилсилан.
При исследовании взаимного влияния комплексов Еи(Ш) и светостабилизаторов
необходимо учитывать, что разрушение комплекса может происходить как при
фотооблучении комплекса, так и в процессе первичной переработки полимера.
В ходе исследований композиций (комплекс Eu (Phen)2 (NO3)3 + ПЗП в ПЭВД) с помощью методов люминесцентной, ИК, ЭПР и ЯМР спектроскопии было выявлено, что влияние светостабилизаторов диацетама-5, полиацетама-81 и Тинувина - 622 на скорость фотодеструкции комплекса Eu (III) различно.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Eu (NO3)3(Phen)2 в полиэтилене в процессе переработки полимера
Стабилизатор | I, % |
Без стабилизатора | 100 |
Диацетам -5 | 24 |
Полиацетам-81 | 80 |
Тинувин-622 | 170 |
Дополнительную информацию о происходящих процессах дает анализ спектров возбуждения люминесценции исследуемых полимерных композиций ( Рис. 1). В спектре исходной композиции ( без светостабилизатора) присутствует широкая интенсивная полоса в области 230-280 нм, свидетельствующая об эффективном переносе энергии возбуждения с уровней молекулы фенантролина комплекса на уровни Eu (III). Структурированная часть спектра в области 330-350 нм относится к внутриконфигурационным f-f переходам Eu (III). При использовании диацетама-5 спектр возбуждения люминесценции композиции существенно изменяется: в коротковолновой области спектра (210-250 нм) появляется новая полоса, максимальная по интенсивности, свидетельствующая об изменении строения люминесцирующего комплекса. Спектр возбуждения люминесцирующей композиции с
Отнесение полос в ИК-спектрах поглощения исследуемых материалов было сделано с учетом литературных данных [5]. О взаимодействии комплекса Eu(NO3)3 -2Phen и светостабилизатора диацетама-5 свидетельствует исчезновение в ИК-спектрах композиции полосы поглощения относимой к деформационным колебаниям кольца молекулы фенантролина 8(СН) в комплексе в области 880 см-1 и 8 (кольца ) светостабилизатора в области 690-900 см-1. Таким образом, в процессе переработки полимера происходит разрушение как самого люминесцирующего комплекса, так и стабилизатора. Интенсивность флуоресценции композиции уменьшается в 4 раза (Табл. 1), тогда как интенсивность флуоресценции композиции с использованием полиацетама-81 уменьшилась на 20%. В то же время, в процессе первичной переработки полимерной композиции при введении Тинувина-622 интенсивность люминесценции комплекса возрастает в 1,7 раза.
Таблица 1. Влияние стабилизаторов на интенсивность флуоресценции (I, %) комплекса
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4]