Сырьевая смесь для приготовления пленкообразующего раствора

(51)03 17/25, 17/30 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНКООБРАЗУЮЩЕГО РАСТВОРА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Мурашкевич Анна Николаевна Вашина Виктория Георгиевна Камлюк Татьяна Владимировна Жарский Иван Михайлович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(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 2 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 2 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 раствор гидросульфата натрия, обожженный кремнегель, моноэтиловый эфир диэтиленгликоля при следующем массовом соотношениии компонентов 5,013,029,031,018,032,02,74,86,014,0, остальное до 1001. Из данного состава получают покрытия невысокой прозрачности и пористости (1-4 ). 7233 1 2005.09.30 Известны составы пленкообразующих растворов 2, включающие тетраэтоксисилан(ТЭОС) и золь 2 в качестве пленкообразователей, этиловый спирт, этилацетат, ацетон,воду и соляную кислоту в качестве катализатора гидролиза ТЭОС. Пленки 2, 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 2 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, уд 5500 м 2/г, объем пор - 0,11,0 см 3/г. Прекурсором для получения частиц является композиция, включающая ТЭОС, воду, изопропанол, тетрагидрофуран, оксид полиэтилена, 32 -ый раствор аммиака при их массовом соотношении - 150401740,280,56 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 ( 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,и 3 в качестве катализаторов гидролиза пленкообразователя при следующем молярном отношении компонентов ТЭОС 2253123,58150,0050,002, что соответствует массовому соотношению - 10,170,301,773,320,00090,0005 5. Пленки 2, наносимые из данного раствора методом вытягивания и последующей термообработки при 115 С, обладают удельной поверхностью (уд)36-65 м 2/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 2. Для решения поставленной задачи предложен состав сырьевой смеси для приготовления пленкообразующего раствора, включающий в качестве пленкообразователя тетраэтоксисилан (ТЭОС), гидролизующего агента - воду (2), катализатора гидролиза пленкообразователя - соляную кислоту , растворителя - этиловый спирт (25) и дополнительно этилацетат (482) 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 . Присутствие в пленко 2 7233 1 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 2, 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 , 2,1 мл 50 -ного раствора ПЭГ. Получают сырьевую смесь для приготовления пленкообразующего раствора, в которой массовое соотношение компонентов соответствует - ТЭОС 225482 ПЭГ 1 0,352,330,0075,780,24. Пленка 2, наносимая на подложку вытягиванием из пленкообразующего раствора, соответствующего данной сырьевой смеси, обладает удельной поверхностью 75,0 м 2/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 , 2,1 мл 33 -ного раствора ПЭГ. Получают сырьевую смесь для приготовления пленкообразующего раствора, в которой массовое соотношение компонентов соответствует - ТЭОС 225482 ПЭГ 1 0,422,330,0075,780,15. Пленка 2, наносимая вышеуказанным методом на подложку из пленкообразующего раствора, соответствующего данной сырьевой смеси, имеет уд 140,0 м 2/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 , 2,1 мл 42 -ного раствора ПЭГ. Получают сырьевую смесь для приготовления пленкообразующего раствора, в которой массовое соотношение компонентов соответствует - ТЭОС 225482 ПЭГ 1 0,382,330,0075,780,20. Пленка 2 из пленкообразующего раствора, соответствующего данной сырьевой смеси, имеет уд 90,8 м 2/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- 10,352,330,007 10,422,330,007 10,382,330,007 ТЭОС 2 этанол ние компонентов 5,780,24 5,780,15 5,780,20 310,17 ТЭОС 2 эта 0,301,773,320,0009 нолэтилаце 0,0005 татПЭГ уд пленок 2 75,0 140,0 90,8 3665(м 2/г) Таким образом, предложенный состав сырьевой смеси обеспечивает получение пленок О 2 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 7233 1 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. МПК 6 СО 4 В 26/02, 1998. 2. Мурашкевич А.Н., Жарский И.М., Вашина В.Г. Получение и исследование пленок из кремнезольсодержащих пленкообразующих растворов. Труды БГТУ. - Вып. . Минск, 1998. - С. 8-15. 3. Заявка 19949776, МПК 7 1 33/18, 1 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.,Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4