Формирование и исследование свойств золь-гель покрытий, предназначенных для модификации поверхности полимерных материалов

Abstract

Рассмотрены особенности низкотемпературного синтеза композиционных покрытий на поверхности акрилового стекла, формируемых золь-гель методом на основе золей соляной кислоты и металлоорганических соединений кремния: тетраэтилортосиликата и метилтриэтоксисилан. Показано, что эффективная динамическая вязкость пленкообразующего раствора наиболее стабильна во временном интервале 40–100 суток с момента его получения. Исследование физико-механических и оптических свойств золь-гель покрытий (ЗГП) показывает, что покрытия, содержащие до 5 мас.% органических красителей: родамин 6Ж, кумарин 7 и метиленовый синий обладают наилучшей адгезией к подложке и механической прочностью. Полученные покрытия выдерживают не менее 5000 циклов истирания (при нагрузке на резиновый наконечник в 200 Н). В случае дополнительного введения в золь солей металлов: 5 мас.% нитрата железа или меди и 2 мас.% нитрата кобальта стойкость к истиранию покрытий ухудшается на 46% и на 14% соответственно, что соответствует первому классу адгезии. Для полученных покрытий изучены обзорные спектры поглощения в области длин волн 200–650 нм, Проведенные исследования подтверждают высокую оптическую однородность ЗГП. На основании полученных данных показана возможность использования ЗГП разработанного состава как защитно-декоративных и функциональных светофильтров (для λ = 450–650 нм), предназначенных к применению в качестве первого слоя защиты поверхностей полимерных корпусов электронной и бытовой техники. = The features of low-temperature synthesis of composite coatings on the surface of acrylic glass have been considered. These coatings were formed using by the sol-gel method on the basis hydrochloric sols and organometallic silicon compounds: tetraethylorthosilicate and methyltriethoxysilane are considered. It has been shown that the effective dynamic viscosity of the film-forming solution is most stable during the time interval of 40–100 days from the moment of its forming. A research of the physical and mechanical properties of sol-gel coatings (SGC) shows that coatings containing organic dyes rhodamine 6G, coumarin 7 and methylene blue have the best adhesion to the substrate and mechanical resistance. Obtained coatings have adhesion resistance to abrasion of, at least, 5000 cycles when the load on the rubber tip is 200 N. If metal salts are additionally introduced into the sol: iron and copper nitrate with a concentration of 5 wt.% and cobalt nitrate with a concentration of 2 wt.% — the wear resistance of the coatings decreased, at best, up to 46%, and, at worst, up to 14%, what suits the first adhesion class. Survey absorption spectra in the wavelength range 200–650 have been studied for the resulting coating. Research confirms the high optical uniformity of the SGC. Based on the obtained data it was suggested that SGC of the resulting composition might be used as protective-decorative and functional light filters (for λ = 450–650 nm). These filters are intended to be used as a surfaces first protection layer of polymer frames of household appliances.