Полимерные микросферы в качестве антистатических компонентов защитных слоев фотографических материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат химических наук Чадаев, Павел Николаевич

• Чадаев, Павел Николаевич
• кандидат химических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат химических наук Чадаев, Павел Николаевич

1 Введение.

2 Литературный обзор.

2.1 Синтез полимерных суспензий с узким распределением по размерам.

2.2 Факторы устойчивости дисперсных систем.

2.3 Кремнийорганические ПАВ, их синтез и применение.

2.4 Желатина как составляющая светочувствительных материалов.

2.5 Структура и свойства фотографических желатин.

2.6 Проблема электризуемости фотоматериалов.

3 Экспериментальная часть.

3.1 Исходные вещества.'.

3.2 Синтез полимерных микросфер.

3.2.1 Гетерофазная полимеризация.

3.2.2 Затравочная полимеризация.

3.3 Модификация поверхности полимерных микросфер желатиной.

3.3.1 Физическая адсорбция желатины.

3.3.2 Ковалентное связывание желатины.

3.4 Определение размера полистирольных микросфер.

3.4.1 Просвечивающая электронная микроскопия.

3.4.2 Динамическое светорассеивание.

3.4.3 Определение ^-потенциала частиц.

3.5 Определение молекулярно-массового распределения желатины.

3.6 Метод весов Ленгмюра.

3.7 Пластинка Вильгельми.

3.8 Эластовискозиметр Ребиндера-Трапезникова.

3.9 Фотографические испытания.

3.9.1 Синтез фотографической эмульсии РН-1-8.

3.9.2 Полив образцов фотопленки.

3.9.3 Сенситометрические испытания.

3.10 Прочие испытания.

4 Результаты и их обсуждение.

4.1.1 Синтез полимерных суспензий с узким РЧР.

4.1.2 Модификация полимерных микросфер желатиной.

4.1.3 Исследование 2D пленок методом весов Ленгмюра.

4.1.4 Реологические параметры MAC КС и смешанных MAC КС и желатины на границе раздела фаз вода/м-ксилол.

4.2 Технологические испытания.

4.2.1 Оптические свойства пленок.

4.2.2 Антистатические свойства пленок.

5 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Полимерные микросферы в качестве антистатических компонентов защитных слоев фотографических материалов»

Современные: светочувствительные материалы, представляющие собой' полимерную основу с нанесенными: на нее светочувствительными! эмульсионными и: вспомогательными, слоями, обладают способностью: в процессе эксплуатации накапливать статическое электричество.

Защита полимерных материалов от статического электричества осуществляется:, различными: физическими;: и химическими; способами. К физическим, способам относятся^ ионизация воздуха, уменьшение1 коэффициента трения; заземление оборудования^создание соответствующего! температурно-влажностного режима' в помещении, где проводится работа с пленкой. К химическим способам относится использование различных электропроводящих покрытий или антистатическая обработка поверхности изделий. Однако проблема устранения электризуемости пленок на весь период.ее изготовления; и; эксплуатации; с сохранением оптических и физико-механических свойств материала до сих пор' не была решена. Наличие большого количества патентной литературы,, в которой предлагаются: различные составы, для антистатической;; защиты фильмовых материалов, свидетельствуют о том, что этот вопрос является актуальным: и привлекает внимание многих исследователей^ практиков.

Одним из. способов решения этой- проблемы, является, создание микрошероховатостей на поверхности защитных слоев фотоматериалов, предотвращающих тесный контакт между витками пленки, находящейся в рулоне. В этом плане представляют интерес полимерные микросферы с узким распределением по размерам: Отсутствие в литературе сведений о свойствах фотоматериалов, содержащих полимерные микросферы, делает необходимым выяснение влияния1: природы полимера, диаметра:полимерных микросфер, строения их межфазного слоя на антистатические свойства защитных слоев фотографических материалов. Использование промышленной? полиметилметакрилатной суспензии не привело» к положительным результатам, по-видимому, из-за ее недостаточной 4 устойчивости и широкого распределения частиц по диаметрам.

В связи с этим, целью данной работы был синтез и изучение свойств полистирольных и полиметилметакрилатных микросфер для их использования в качестве антистатических компонентов защитных слоев фотографических материалов. Синтезированные полиметилметакрилатные суспензии испытаны и рекомендованы в качестве антистатического компонента при производстве высокочувствительных фотографических материалов, в том числе и для аэрокосмических пленок высокого разрешения.

2 Литературный обзор

Заключение диссертации по теме «Высокомолекулярные соединения», Чадаев, Павел Николаевич

5 Выводы

В работе предложены рецептуры синтеза функциональных полистирольных и полиметилметакрилатных суспензий с диаметром частиц 0,2; 0,4; 0,6; 0,9; 1 и 6 мкм с узким распределением частиц по размерам.

Установлено, что гидрофильно-липофильный баланс поверхности полимерных микросфер можно варьировать от гидрофильной до гидрофобной путем их модификации желатиной и кремнийорганическим ПАВ.

Исследованы реологические свойства межфазных адсорбционных слоев кремнийорганических ПАВ, смеси кремнийорганических ПАВ и желатины на границах раздела вода/м-ксилол и показано, что все они обладают свойствами, характерными для упруго-вязких сред. Смешанные межфазные адсорбционные слои, сформированные гелеобразной структурой желатины и жидкокристаллической структурой КС на границе вода/м-ксилол, обнаруживают существенный синергетический эффект.

Изученные зависимости сенситометрических характеристик фотографических материалов (Б — светочувствительность, у — коэффициент контрастности, ёо - оптическая плотность вуали) от диаметра, концентрации полимерных микросфер в защитном слое и продолжительности хранения, позволили выбрать оптимальный диаметр частиц и сформулировать требования к полимерным суспензиям, используемым для этих целей.

Показана возможность использования полимерных микросфер в качестве антистатических компонентов защитных слоев фотографических материалов. Синтезированные образцы полиметилметакрилатных микросфер, модифицированные желатиной, могут быть рекомендованы к использованию в промышленных условиях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Чадаев, Павел Николаевич, 2011 год

1. Ребиндер П.А. Избранные труды поверхностные явления в дисперсных системах. Колл. Химия Изд. "Наука", М.,1978, с.368.

2. Измайлова В.Н. Ямпольская Г.Н. Сборник научных трудов. Успехи коллоидной химии и физико-химической механики. Изд. "Наука", М., 1992, с.103-109.

3. Ребиндер П.А. Механические свойства и стабилизирующие действия адсорбционных слоев в зависимости от степени их насыщения. Колл. Ж., 1958, 20, 2, 527-535.

4. Таубман А.Б., Никитина С.А. Структурно-механические свойства поверхностных слоев эмульгатора и механизм стабилизации концентрированных эмульсий. Колл. ж., 1962, 24, 5, 633-666.

5. Ребиндер П.А., Фукс Г.И. Проблемы современной коллоидной химии. В кн. Успехи коллоидной химии, М., 1973, с.5-80.

6. Левич В.Г. О стабилизации суспензий, эмульсий и коллоидов. ДАН СССР, 1955, 103,3,453-460.

7. Ребиндер П.А., Таубман А.Б. К вопросу об изложении в курсах коллоидной химии устойчивости коллоидов. Колл. ж., 1962.

8. Адамсон А. Физмческая химия поверхностей. М.: Мир, 1997.

9. Адамсон А. Физическая химия поверхностей.: Пер. с англ./ Под ред. Зорина З.М., Муллера В.М., М.: Мир. 1979, с.56.

10. Ю.Измайлова В.Н., Ребиндер П.А. Структурообразование в белковых системах. М.: Наука, 1974, с.268.

11. Nielsen A.E. Kinetics of Precipitation // Pergamon Press: Oxford. U.K. 1964.

12. Barton A.F.M In CRC H of Polymer-Liquid Interaction Parameters and Solubility Parameters // CRCPRESS Inc. Boca Raton, 1990.

13. GundUz, S, Dincer S. // Polymer. 1990. - P. 1041.

14. Morrison, B.R., Gilbert, R.G. // Macromol. Chem. Phys.,Macromol. Symp.

15. Юрженко А.И. О топографии полимеризации углеводородов в эмульсиях / А.И. Юрженко, М.С. Колечкова//Докл. АН СССР.1945.47.с.354.

16. Napper D.H., Netrihoy A. Studies of the Steric Stabilization of Colloidal Particles. J. Colloid. Interf. Sci., 1971, 37, 3, 528-235.

17. Napper D.H. Steric Stabilization. J. Colloid. Interf. Sci., 1977, 58, 2, 390-407.

18. Napper D.H. Flocculations Studies of Stericaly Stabilized dispersions. J. Colloid. Interf. Sci., 1970, 32, 1, 101-114.24.0verbeek J.Th.G. Recent developments in the Understanding of colloid stability. J. Colloid. Interf. Sci., 1977, 58, 2,408-422.

19. Харлов A.E., Станишевский E.M. Тонкие пленки латексов, модифицированных желатиной // Сб. научных трудов, Сп-б университета, кино и телеаидения, вып.1 — С.-П., 2001, с.36-53.

20. Мо11 F. Rosenkraus Н. et al. // J. Photogr. Sci 1974 V. 22 p. 255-260.

21. Gohus P. Courts A. // Food Sci. Technol. 1977 p. 167.

22. Itoh N., Olino T. Suruki, et al. // J. Photogr. Sci 1990 V38 215-218.

23. Андрианов K.A. Кремнийорганические соединения. M., 1955.

24. Шварц А., Пери Дж., Берч Дж. Поверхностно-активные вещества и.моющие средства./Пер. с англ. / М-., 1960.

25. Коллоидные поверхностно-активные вещества. /Пер. с англ./ Под. ред. Таубмана А.Б., Маркиной З.Н., М, 1966.

26. Андрианов К.А. Полимеры с неорганическими главными цепями молекул. М., 1962.

27. Северный. В.В. и др. Методы получения, свойства и области применения полиоксиалкиленсилоксановых блок-сополимеров. Сб. обзорной информации. М.: НИИТЭХИМ^ 1986, с. 46.

28. Миллс Р.Н., Льюис Ф.М. Силиконы /Пер. с англ./ М., 1964.

29. Бажант В., Хваловски Б., Ратуоски И. Силиконы /Пер. с чешек./ М., 1960. 37.I.R. Gold, L.V. Sommer, F.C. Whihmove // J. Amer. Chem. Soc. T. 70. №9. p.2874-2876.

30. Патент 3248409 (США) 1966.

31. Патент 3200206 (ФРГ) 1983.

32. J.E. Mark, P. Flori III: Amer. Chem. Soc. T. 86. 1964. p. 146-157.41 .John C. Saanr and Ching H. Tsai. Silicon Stabilized Nongaseous Emulsion

33. Polymerization// J. of Applied Polymer Sci. V. 18. 1974. p. 2279-2285. 42.Чирикова O.B. Синтез функциональных полимерных суспензий в присутствии кремнийорганических ПАВ. Автореф. дис. канд. хим. наук, М:, 1994.

34. Патент 4561987 (США), НКИ 252-8.9.

35. Патент 3920695 (США) 1976.

36. Патент 4015147 (США) 1977.

37. Патент 4397193 (США). 47.Заявка 62-56265 (Япония). 48.Заявка 57-7147 (Япония). 49.3аявка 52-37095 (Япония).50.Патент 4631273 (США).

38. Н. Kobayashi, Т. Matsunaga. Amino-silane Modified Supermagnetic Particles with Surface-Immobilized Enzyme. // J. of Coll. And Interfase Sci. Vol. 208. №2. 1991. p. 505-511.

39. Plueddeman E.P. Silane Compliny Agents./ Plenum N.Y. 1982. p. 226. 53.Заявка 2086399 (Великобритания) МКИ С 08 К 5/54.

40. А. с. 1437447 СССР. МКИ Д 06 М 13/00.

41. А. с. 923987 СССР. МКИ С 03 М 25/02.

42. Патент 4065417 (США) НКИ 260-17.4.

43. Патент 4397913 (США) НКИ 428-368.

44. Патент 4502968 (США) НКИ 252-8.8.

45. Заявка 56-11927 (Япония) МКИ С 08 G 77/06. 60.Заявка 61-469 (Япония) МКИ 06 М 15/568; 15/569. 61.Заявка 0145150 ЕПВ, МКИ Д 06 М 15/647.62,Патент 4561987 (США) НКИ 252-8.9.

46. Патент 4552671 (США) НКИ 252-8.9.64.3аявка 62-56265 (Япония) МКИ Д 06 М 15/277; 13/18.

47. А. с. 1177281 СССР. МКИ С 03 С 25/02.

48. А. с. 168941 ЧССР. МКИ L 06 М 15/66.

49. А. с. 794097 СССР. МКИ Д 06 М 15/66.

50. Шенфельд Н. Неионогенные моющие средства. М.: Химия, 1965.

51. Патент 2425735 (США) 1973.

52. Патент 2448662 (США) 1976.

53. Патент 2454954 (ФРГ) МКИ Д 06 M 15/66.

54. Патент 4110272 (США) НКИ 524-114.

55. Kanner В., Reid W.G., Peterson I.H. // Ing. Eng. Chem., Research and Dev.1967. V. 6.№2. p. 88.

56. Schwaz E.G. // J. Applied Polymer Sei. 1970. №14. p. 71 -93.

57. Kanner B. e. a/// J. Chem. Soc. Jap. Ind. Chem. See. 1970. V. 73. № 6. p. 11421146.

58. Kanellopulos A.G., Owen M.J. // J. Colloid and Interface Sei. 1971. V. 35. №4. p. 120.

59. Лавыши И.А., Лейтан О.В., Уклонский Д.А. и др. // Коллоид, журн., 1975, Т.37, №4, с. 790-793.

60. A.c. 690032 СССР. С 08 G 77/46. 1979.

61. Дьяконов А.Н. Химия фотографических материалов. М.: Искусство, 1989. 272 с.

62. Прокопов Н.И., Грицкова И.А., Черкасов В.Р., Чалых А.Е. // Успехи химии, 1996, Т.65, №2, с.178.

63. Щукин Е.Д., Перцов A.B., Амелина Е.А. Коллоидная химия. М.:Высшая школа, 1992.-414 с.

64. Измайлова В.Н., Ямпольская Г.П., Туловская З.Д. // Коллоидный журнал, 1998, Т.60, №5, с.598.

65. Ефремов И.Ф. Периодические коллодные структуры. Л.: Химия, 1971. -192 с.

66. Богданова Ю.Г., Должикова В. Д., Сумм Б. Д. Влияние смесей поверхностно-активных веществ на смачивание // Вестн. моек, ун-та. Сер.2. Химия. 2000. Т.41, №3. С. 199-201.

67. Якубов Г.Э., Виноградова О.И., Butt H.J. Исследование влияния линейного натяжения на смачиваемость водой полистирольных микросфер // Коллоидн. журн., 2001, Т.63, №4, с. 567-575.

68. Ефремов И.Ф. Периодические коллоидные структуры. Л.: Химия, 1971. 192 с.

69. R. Aveyard, J.H. Clint, D. Nees, V.N. Paunov // Langmuir 2000, V.16, p. 19691979.

70. Измайлова B.H., Ямпольская Г.П., Туловская З.Д., Левачев С.М. Мономолекулярные слои поверхностно-активных веществ на границе жидкость/воздух. /Методические разработки к спецпрактикуму по коллоидной химии/ М. :Издательство МГУ, 1999. 29 с.

71. К.А. Vaynberg, N.J. Wagner, R. Sharma, P. Martic // Journal of colloid and interface sci., 1998, V.205, №1, p. 131-140.

72. Измайлова B.H., Ямпольская Г.П., Сумм Б.Д. Поверхностные явления в белковых системах. М.: Химия, 1988,- 240 с.

73. Харлов А.Е., Левачев С.М., Ямпольская Г.П., Измайлова В.Н. // Журн. научн. и прикл. фотографии (в печати).

74. Измайлова В.Н., Ребиндер П.А. Структурообразование в белковых системах, Москва, 1976.93 .ГОСТ 10691.0-84, ГОСТ 10691.4-84. Материалы фотографические черно-белые на прозрачной подложке. Метод общесенситометрического испытания.

75. ОСТ В6-17-427-76. Аэрофотопленки. Методы испытаний.

76. ГОСТ 2819-84. Материалы фотографические. Метод определения разрешающей способности.

77. ГОСТ 22261-94. Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.

78. Кирютина О.П. Изучение начальной стадии гетерофазной полимеризации стирола. Автореф. дисс. канд. хим. наук, М., 2008.

79. Елисеева В.И., Асламазова Т.Р. Эмульсионная полимеризация в отсутствие эмульгатора и латексы на ее основе // Успехи химии, 1991, т.60 №2 с.398-429.