Гибридные органо-неорганические нанокомпозиционные покрытия, формируемые методами золь - гель технологии - Современные тенденции развития металлоорганосилоксанов

Синтез гибридных органо-неорганических нанокомпозиционных материалов -- новое ответвление в золь-гель науке и технологии. Первые работы по синтезу гибридных органо-неорганических материалов и покрытий появились в связи с невозможностью использовать чисто полимерные материалы и были вызваны необходимостью улучшения адгезии полимерных материалов к стеклу и повышения абразивной прочности полимерных материалов. В настоящее время, используя приемы золь-гель синтеза, получают органо-неорганические гибридные нанокомпозиты, в том числе покрытия, обладающие следующими полезными свойствами: 1) высокой гибкостью, существенно более высокой, чем у керамических материалов и термостойкостью, большей, чем у полимерных материалов; 2) высокой пористостью, которая может варьироваться за счет изменения содержания и типа органических групп; 3) анизотропностью свойств, например двулучепреломлением и т. п. Последние два пункта непосредственно связаны с интенсивно развиваемой сейчас молекулярной инженерией и темплантным синтезом, в результате использования которых за счет специально подобранных или синтезированных органических прекурсоров, а также при определенных условиях проведения золь-гель процесса, можно управлять структурой синтезируемых гибридных органо-неорганических нанокомпозитов на мезоуровне 10-1000 нм.

Классификация, способы получения и особенности структуры

До настоящего времени не существует общепринятой классификации золь-гель гибридных нанокомпозитов. Можно перечислить некоторые наиболее часто используемые термины. Это --ORMOSIL--материалы, синтезируемые смешением расчетного количества тетраэтоксисилана (ТЭОС) или тетраметоксисилана с полиэтиленгликолем (ПЭГ) и его производными; ORMOCER -- керамика, модифицированная органическими добавками; ORMOLYT -- силановые электролиты, модифицированные органическими добавками и CERAMER -- стекловидные или керамические материалы, содержащие сопоставимые количества органического и неорганического компонентов в объеме гибридного материала, в том числе IPN -- гибридные материалы, образованные взаимопроникающими сетками неорганического и органического полимеров.

Обобщая литературные данные последних лет, можно выделить несколько путей получения гибридных органо-неорганических материалов и покрытий золь-гель методом:

    1. Классический подход включает гидролиз и конденсацию алкоксисиланов и алкоксидов металлов, выполняемую в присутствии высокомолекулярных соединений, имеющих активные функциональные группы (типа ПЭГ). Используется также прием проведения гидролиза и конденсации алкоксидов в среде растворенного полимера. 2. Другой подход предполагает, что реакция гидролитической поликонденсации алкоксисоединений протекает одновременно с полимеризацией мономера. 3. К числу новейших относится синтез так называемых "силанизированных" материалов с использованием мономеров или олигомеров со специально привитыми фрагментами кремнийорганических соединений, для взаимодействия их с неорганической сеткой, образующейся в процессе гидролиза алкоксисоединений.

Золь-гель системы для формирования силикатных и гибридных органо-неорганических пленок и покрытий

Особенность золь-гель систем, на которых более подробно остановимся в данной статье, состоит в том, что золи на основе ТЭОС, гидролизованного в кислой среде, допированы неорганическими соединениями (как правило, кислотами или солями неорганических кислот - допантами) и модифицированы органическими низко - или высокомолекулярными соединениями.

Синтез гибридных органо-неорганических материалов, в том числе пленок и покрытий, является новым, чрезвычайно актуальным направлением золь-гель технологии. Покрытия и пленки, получаемые этим методом, являются типичными нанокомпозиционными материалами и фрактальными объектами. Уникальность их свойств определяется, с одной стороны, высокой степенью дисперсности, которая присуща составляющим эти композиты фрагментам органической и неорганической фазы, а с другой - существенным улучшением ряда их характеристик за счет сочетания полезных свойств керамики и полимеров. Нанокомпозиционные покрытия, синтезированные из золей на основе ТЭОС, содержащих неорганические допанты и органические низко - и высокомолекулярные модифицирующие добавки с концевыми гидроксильными или уретановыми группами, обладают рядом новых и улучшенных физико-химических свойств, которые делают их перспективными для использования в микроэлектронике в качестве каталитических покрытий, или источников диффузантов, а также для целей электротехники и энергетики для формирования жаростойких гибких диэлектрических покрытий.

Похожие статьи




Гибридные органо-неорганические нанокомпозиционные покрытия, формируемые методами золь - гель технологии - Современные тенденции развития металлоорганосилоксанов

Предыдущая | Следующая