Оптично-прозорі люмінесціюючі полімерні матеріали на основі меламіно-формальдегідних олігомерів

Abstract

Dissertational work is devoted for working out optically transparent luminescent polymeric materials (PM) on the basis of melamine-formaldehyde (MF) oligomers modified by hydroxyl-comprising and proton-acceptor compounds for optically transparent products and plastic scintillators. It is shown, that modification of MF oligomers hydroxyl-comprising and proton-acceptor compounds permit to reducing of locked-up stresses, formation of less arranged in sequence amorphous structure, decrease of quantity of the centres of dispersion and growth chain of conjugation, that is accompanied by raise of an optical transparency and intensity of a luminescence in comparison with not modified MF polymer. Physical-chemical and chemical regularity of interacting between MF oligomers and modificators in synthesis and hardening processes of optically transparent luminescent PM are investigated. Basic spectral-luminescent properties of MF oligomers and polymers are defined, it is shown, that the obtained spectral-luminescent data allow to refer developed PM on their basis to optically transparent luminescent materials. Influence of the nature and concentration of components and hardening conditions on technological, physical, optical and spectral-luminescent characteristics PM are studied. Thermo- and radiation resistance of PM and influence on them of conditions of reception, the nature and content of PM are investigated. Technological recommendations for obtaining of optically transparent luminescent PM on the basis of MF oligomers for the purpose of their using for manufacturing of optical products and plastic scintillators are developed. Диссертационная работа посвящена разработке оптически-прозрачных люминесцирующих полимерных материалов (ПМ) на основе меламино-формальдегидных (МФ) олигомеров, модифицированных гидроксилсодержащими и протонно-акцепторными соединениями (ПАС) для оптически-прозрачных изделий и ПСЦ. Показано, что модификация МФ олигомеров гидроксилсодержащими и ПАС приводит к снижению остаточных напряжений, формированию менее упорядоченной аморфной структуры, уменьшению количества центров рассеивания и росту цепи сопряжения, что сопровождается повышением оптической прозрачности и интенсивности люминесценции в сравнении с немодифицированным МФ полимером. Исследованы химические и физико-химические закономерности взаимодействия МФ олигомеров и модификаторов в процессах синтеза и отверждения оптически-прозрачных люминесцирующих ПМ. Раскрыт механизм взаимодействия между компонентами. Определены основные спектрально люминесцентные свойства МФ олигомеров и полимеров, показано, что полученные спектрально-люминесцентные данные позволяют отнести разработанные на их основе ПМ к оптически-прозрачным люминесцирующим полимерным материалам с флуоресцентной природой свечения. Установлено, что модификация МФ полимеров гидроксилсодержащими соединениями сопровождается повышением коэффициента экстинкции до 10000 моль/л·см, интенсивности люминесценции в 2 раза и относительного квантового выхода люминесценции до 6-7 %. Изучено влияние природы и концентрации компонентов и условий отверждения на технологические, физические, оптические и спектрально-люминесцентные характеристики оптически-прозрачных люминесцирующих ПМ на основе МФ олигомеров. Определенно, что ПМ на основе МФ олигомеров с 20 % масс. глицерина, 1 % масс. бензилового спирта и объемным соотношением вода:ДМСО 1:1 характеризуются повышенными оптическими, физико-механическими и эксплуатационными свойствами и пониженной усадкой. Исследованы термо- и радиационная стойкость ПМ и влияние на них условий получения, природы и состава ПМ. Установлено, что модификация МФ олигомеров глицерином, бензиловым спиртом и ДМСО позволяет получить оптически-прозрачные люминесцирующие ПМ со значительно высшей термо- и радиационной стойкостью по сравнению с полимеризационными пластиками - 393-403 К и 10-15 Мрад соответственно. Разработаны технологические рекомендации для создания оптически-прозрачных люминесцирующих ПМ с целью использования их для изготовления оптических изделий и ПСЦ. Полученные полимерные материалы на основе МФ олигомеров, модифицированных глицерином, ДМСО и бензиловым спиртом, рекомендованы для производства оптических линз на АТЗТ «Транссервис SV» (г. Иркутск, Российская Федерация). Актом испытаний разработанных оптически-прозрачных люминесцирующих ПМ в Институте сцинтилляционных материалов НАН Украины (г. Харьков) подтверждена эффективность их использования для изготовления ПСЦ. Дисертаційна робота присвячена розробленню оптично-прозорих люмінесціюючих полімерних матеріалів (ПМ) на основі меламіно-формальдегідних (МФ) олігомерів, модифікованих гідроксилвмісними і протоно-акцепторними сполуками (ПАС) для оптично-прозорих виробів і ПСЦ. Показано, що модифікація МФ олігомерів гідроксилвмісними і ПАС призводить до зниження залишкових напружень, формування менш упорядкованої аморфної структури, зменшення кількості центрів розсіювання та зростання ланцюга кон’югації, що супроводжується підвищенням оптичної прозорості та інтенсивності люмінесценції порівняно з немодифікованим МФ полімером. Досліджено хімічні і фізико-хімічні закономірності взаємодії МФ олігомерів та модифікаторів у процесах синтезу та структурування оптично-прозорих люмінесціюючих ПМ. Визначено основні спектрально-люмінесцентні властивості МФ олігомерів і полімерів, показано, що отримані спектрально-люмінесцентні дані дозволяють віднести розроблені на їх основі ПМ до оптично-прозорих люмінесціюючих матеріалів. Вивчено вплив природи та концентрації компонентів і умов структурування на технологічні, фізичні, оптичні та спектрально-люмінесцентні характеристики ПМ. Досліджено термо- та радіаційну стійкість ПМ та вплив на них умов отримання, природи і складу ПМ. Розроблено технологічні рекомендації щодо отримання оптично-прозорих люмінесціюючих ПМ на основі МФ олігомерів з метою використання їх для виготовлення оптичних виробів та ПСЦ.