close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7233

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7233
(13) C1
(19)
(46) 2005.09.30
(12)
7
(51) C 03C 17/25, 17/30
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
ПЛЕНКООБРАЗУЮЩЕГО РАСТВОРА
BY 7233 C1 2005.09.30
(21) Номер заявки: a 20020528
(22) 2002.06.19
(43) 2003.12.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный технологический университет" (BY)
(72) Авторы: Мурашкевич Анна Николаевна; Вашина Виктория Георгиевна; Камлюк Татьяна Владимировна; Жарский Иван Михайлович
(BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный
технологический университет" (BY)
(56) НARRIS T.M. et al. J. Mater. Sci. Letts.,
1996, № 15. - Р. 153-155.
BY 950880 А, 1997.
RU 2035757 С1, 1995.
SU 1456441 А1, 1989.
SU 1753886 А3, 1995.
SU 1260343 А1, 1986.
(57)
Сырьевая смесь для приготовления пленкообразующего раствора, содержащая в качестве пленкообразователя тетраэтоксисилан, гидролизующего агента - воду, катализатора
гидролиза пленкообразователя - соляную кислоту и в качестве растворителя этиловый
спирт, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит этилацетат и полиэтиленгликоль при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
тетраэтоксисилан
1
вода
0,35-0,42
соляная кислота
0,33
этиловый спирт
0,007
этилацетат
5,78
полиэтиленгликоль 0,15-0,24.
Изобретение относится к составам пленкообразующих растворов, используемых для
получения пленок SiO2 методом химического осаждения, способных выполнять функцию
прозрачного носителя жидких кристаллов, лазерных красителей, просветления оптики и
обладающих в этой связи заметной пористостью.
Известный уровень в данной области может быть охарактеризован рядом составов,
обеспечивающих получение пленок SiO2 и увеличение их пористости.
Известен состав для покрытия, включающий раствор полисилоксановой смолы в
толуоле, бой строительной керамики с дисперсностью 10-100 мкм, тетраэтоксисилан
(ТЭОС), 0,1 N раствор гидросульфата натрия, обожженный кремнегель, моноэтиловый эфир диэтиленгликоля при следующем массовом соотношениии компонентов
÷ 5,0 ÷ 13,0 : 29,0 ÷ 31,0 : 18,0 ÷ 32,0 : 2,7 ÷ 4,8 : 6,0 ÷ 14,0, остальное до 100 % [1].
Из данного состава получают покрытия невысокой прозрачности и пористости (1-4 %).
BY 7233 C1 2005.09.30
Известны составы пленкообразующих растворов [2], включающие: тетраэтоксисилан
(ТЭОС) и золь SiO2 в качестве пленкообразователей, этиловый спирт, этилацетат, ацетон,
воду и соляную кислоту в качестве катализатора гидролиза ТЭОС. Пленки SiO2, полученные из данных растворов методом химического осаждения, имеют толщину 70-100 нм,
показатель преломления 1,457-1,465, пористость 3,67-5,64 об. %.
Недостаток вышеописанных составов растворов - получение пленок низкой пористости.
Известен способ получения пористых аморфных частиц SiO2 в виде отдельных мельчайших сфер или слоев из них, используемых в качестве катализатора, носителя в биохимических процессах, фильтровального материала, наполнителя в хроматографическом
анализе. Частицы имеют диаметр 1-60 нм, Sуд = 5 ÷ 500 м2/г, объем пор - 0,1 ÷ 1,0 см3/г.
Прекурсором для получения частиц является композиция, включающая ТЭОС, воду, изопропанол, тетрагидрофуран, оксид полиэтилена, 32 %-ый раствор аммиака при их массовом соотношении - 1 : 50 : 40 : 174 : 0,28 : 0,56 [3].
Состав характеризуется высоким содержанием токсичных растворителей, а применение аммиака в качестве катализатора гидролиза ТЭОС уменьшает время жизни такого состава и вероятность получения из него сплошных покрытий.
В статье [4] приведены свойства пленок, получаемых из растворов на основе ТЭОС,
содержащих от 10 до 60 мас. % легирующих компонентов (SnO или платину). Пористость
пленок составляет 3-82 об. %, однако для получения пленок с максимальной пористостью
необходим отжиг в инертной атмосфере при температурах 250-450 °С.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому
является пленкообразующий раствор, включающий: ТЭОС, воду, этанол, HCl и NH3 в качестве катализаторов гидролиза пленкообразователя при следующем молярном отношении
компонентов: ТЭОС : H2O : C2H5OH : HCl : NH3 = 1 : 2 ÷ 3,5 : 8 ÷ 15 : 0,005 ÷ 0,002, что соответствует массовому соотношению - 1 : 0,17 ÷ 0,30 : 1,77 ÷ 3,32 : 0,0009 : 0,0005 [5]. Пленки SiO2, наносимые из данного раствора методом вытягивания и последующей термообработки при 115 °С, обладают удельной поверхностью (Sуд) = 36-65 м2/г, определенной по адсорбции красителя - метиленового голубого. Максимальная величина удельной
поверхности характерна для пленок, полученных по двустадийному методу гидролиза ТЭОС. Метод включает введение в смесь этанола и ТЭОС заданного количества раствора соляной кислоты, перемешивание в течение 5 мин, затем введение раствора аммиака, перемешивание в течение 5 мин и затем немедленное нанесение раствора на стеклянные подложки, поскольку аммиак, с одной стороны, способствует увеличению удельной поверхности
пленок, а с другой - заметно сокращает время жизни пленкообразующего раствора.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание состава пленкообразующего раствора, позволяющего увеличить удельную поверхность, а следовательно и пористость получаемых из него пленок SiO2.
Для решения поставленной задачи предложен состав сырьевой смеси для приготовления пленкообразующего раствора, включающий в качестве пленкообразователя тетраэтоксисилан (ТЭОС), гидролизующего агента - воду (H2O), катализатора гидролиза пленкообразователя - соляную кислоту (HCl), растворителя - этиловый спирт (C2H5OH) и дополнительно этилацетат (C4H8O2) и полиэтиленгликоль (ПЭГ) при следующем
соотношении компонентов, мас. ч:
тетраэтоксисилан
1
вода
0,35-0,42
соляная кислота
0,007
этиловый спирт
2,33
этилацетат
5,78
полиэтиленгликоль 0,15-0,24.
Отличием предложенного состава от известного [5] является использование полиэтиленгликоля и этилацетата, а также более высокое содержание HCl. Присутствие в пленко2
BY 7233 C1 2005.09.30
образующем растворе полиэтиленгликоля приводит к более интенсивному протеканию
процесса поликонденсации кремнекислотного аниона, образующегося в результате гидролиза ТЭОС. В свою очередь, более высокая молекулярная масса полисиликатных анионов
приводит к формированию пленки SiO2, обладающей более высокой удельной поверхностью по сравнению с известным составом. Этилацетат способствует снижению вязкости
пленкообразующего раствора, увеличению времени жизни и адгезии получаемых пленок к
подложкам, а более высокая концентрация соляной кислоты обеспечивает стабильность
пленкообразующего раствора во времени.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами:
Пример 1.
Берут 4,85 мл ТЭОС, 13,9 мл 96 %-ного этилового спирта, 29,05 мл этилацетата, 0,075 мл
36 %-ного раствора HCl, 2,1 мл 50 %-ного раствора ПЭГ. Получают сырьевую смесь для приготовления пленкообразующего раствора, в которой массовое соотношение компонентов соответствует - ТЭОС : H2O : C2H5OH : HCl : C4H8O2 : ПЭГ = 1: 0,35 : 2,33 : 0,007 : 5,78 : 0,24. Пленка SiO2, наносимая на подложку вытягиванием из пленкообразующего раствора, соответствующего данной сырьевой смеси, обладает удельной поверхностью 75,0 м2/г, определенной по
адсорбции красителя - метиленового голубого.
Пример 2.
Берут 4,85 мл ТЭОС, 13,9 мл 96 %-ного этилового спирта, 29,05 мл этилацетата, 0,075 мл
36 %-ного раствора HCl, 2,1 мл 33 %-ного раствора ПЭГ. Получают сырьевую смесь для приготовления пленкообразующего раствора, в которой массовое соотношение компонентов соответствует - ТЭОС : H2O : C2H5OH : HCl : C4H8O2 : ПЭГ = 1: 0,42 : 2,33 : 0,007 : 5,78 : 0,15. Пленка SiO2, наносимая вышеуказанным методом на подложку из пленкообразующего раствора, соответствующего данной сырьевой смеси, имеет Sуд = 140,0 м2/г по адсорбции красителя метиленового голубого.
Пример 3.
Берут 4,85 мл ТЭОС, 13,9 мл 96 %-ного этилового спирта, 29,05 мл этилацетата, 0,075 мл
36 %-ного раствора HCl, 2,1 мл 42 %-ного раствора ПЭГ. Получают сырьевую смесь для приготовления пленкообразующего раствора, в которой массовое соотношение компонентов соответствует - ТЭОС : H2O : C2H5OH : HCl : C4H8O2 : ПЭГ = 1: 0,38 : 2,33 : 0,007 : 5,78 : 0,20. Пленка SiO2 из пленкообразующего раствора, соответствующего данной сырьевой смеси, имеет
Sуд = 90,8 м2/г по адсорбции красителя - метиленового голубого.
Данные по примерам 1-3 и известному составу (прототипу) сведены в таблицу.
Характеристики сырьевых смесей и пленок
Номера составов
Состав по прототи№1
№2
№3
пу [5]
Массовое отноше- 1:0,35:2,33:0,007 1:0,42:2,33:0,007 1:0,38:2,33:0,007 ТЭОС:H2O:этанол:
ние компонентов: :5,78:0,24
:5,78:0,15
:5,78:0,20
HCl:NH3 = 1:0,17÷
ТЭОС:H2O:эта0,30:1,77÷3,32:0,0009
нол:HCl:этилаце:0,0005
тат:ПЭГ
Sуд пленок SiO2
75,0
140,0
90,8
36 ÷ 65
(м2/г)
Таким образом, предложенный состав сырьевой смеси обеспечивает получение пленок
SiО2 со значительно более развитой поверхностью по сравнению с известным. Более высокая поверхность пленки позволит обеспечить лучшую доступность к молекулам иммобилизуемых в данную пленку компонентов (красителей - время отклика снижается с 25
3
BY 7233 C1 2005.09.30
мин до 5-7 мин), снизить коэффициент отражения на 2-5 % при использовании таких пленок в качестве просветляющих покрытий.
Предлагаемый состав может быть использован на заводе "Оптик", г. Лида, на РУП
"Немига", г. Минск для просветления оптических деталей, жидкокристаллических экранов
и индикаторов.
Источники информации:
1. Патент Украины 25364. МПК6 СО4В 26/02, 1998.
2. Мурашкевич А.Н., Жарский И.М., Вашина В.Г. Получение и исследование пленок
из кремнезольсодержащих пленкообразующих растворов. Труды БГТУ. - Вып. VI. Минск, 1998. - С. 8-15.
3. Заявка 19949776, МПК7 CO1B 33/18, BO1J 21/08, 1999.
4. Шилова О.А., Чепик Л.Ф., Бубнов Ю.З. Свойства пленок, получаемых из растворов
на основе тетраэтоксисилана, в зависимости от технологических аспектов их формирования. ЖПХ. - Т. 68. - Вып. 10, 1995. - С. 1608-1613.
5. Harris T.M., Knobbe E.T. Assessment of porosity in sol-gel silica thin films by dye
adsorption. J. Mater. Sci. Letts. - 1996. - № 15. - Р. 153-155 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
83 Кб
Теги
by7233, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа