Просветляющее тонкопленочное покрытие на основе оксидных соединений кремния(iv) и висмута(iii)


 


Владельцы патента RU 2542997:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к просветляющим тонкопленочным оксидным покрытиям на основе SiO2, наносимым на прозрачные стекла для миниатюрных ламп накаливания. Просветляющее тонкопленочное покрытие на основе оксидных соединений кремния(IV) и висмута(III) содержит пленкообразующий раствор на основе этилового спирта, тетраэтоксисилан в присутствии добавки соляной кислоты. В состав раствора дополнительно добавляют электролит - стабилизатор кристаллогидрат нитрата висмута(III) при следующем соотношении компонентов, мас.%: тетраэтоксисилан - 0,59-6,77; кристаллогидрат нитрата висмута(III) - 3,50-24,89; соляная кислота - 0,01-0,02; этиловый спирт - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение срока службы пленкообразующего раствора. 1 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к просветляющим тонкопленочным оксидным покрытиям на основе SiO2, наносимым на прозрачные стекла для миниатюрных ламп накаливания.

Известен состав для получения тонких просветляющих покрытий на основе мезопористого диоксида кремния золь-гель методом [1] (статья Б.Б. Троицкий, В.Н. Денисова, М.А. Новикова и др. Получение тонких просветляющих покрытий на основе мезопористого диоксида кремния золь-гель методом в присутствии карбоцепных полимеров, статических сополимеров //Журнал прикладной химии, 2008. Т. 81. Вып. 8. С. 1365 -1369) с низким показателем преломления 1,25-1,34, за счет чего и достигается просветление покрытия. Стабилизация пленкообразующих растворов во времени достигалась путем введения в них карбоцепных полимеров и статических сополимеров. Пленкообразующий раствор готовили на основе тетраэтоксисилана, изопропилового спирта, поливинбутираля или поливинилацетата и соляной кислоты. Недостатком известного состава пленкообразующего раствора является необходимость длительной сушки стекла с покрытием (12 ч) при комнатной температуре с целью повышения адгезии пленкообразующего раствора со стеклом, а также длительное время (5-6 ч) их отжига при 500°С.

Известен состав пленкообразующего раствора для получения прозрачных пленок силиката висмута на кварце золь-гель методом [2] (статья Е.О. Клебанский, А.Ю. Кудзин, В.М. Пасальский и др. Тонкие золь-гель пленки силиката висмута //Физика твердого тела, 1999. Т. 41. Вып. 6. С. 1003-1005). В качестве составляющих раствора использовали тетраэтоксисилан, этоксиэтанол, ацетилацетон, азотную кислоту и 2-3% нитрата висмута(III). Жидкие реактивы перед употреблением перегоняли. Нитрат висмута(III) растворяли в этоксиэтаноле при 30°С, прибавляли азотную кислоту и ацетилацетон (стабилизатор). Полученный раствор смешивали с раствором тетраэтоксисилана в этоксиэтаноле и выдерживали 24 ч. Стабильность конечного раствора во времени составляла 1 месяц. Недостатками известного состава пленкообразующего раствора являются малое время устойчивого состояния раствора, а также применение органического стабилизатора, который приводит к зауглероживанию пленок и снижает воспроизводимость их свойств. Кроме того, пропускающая способность пленок не превышает 60 %.

Известен состав для получения тонких просветляющих покрытий на основе мезопористого диоксида кремния золь-гель методом в присутствии органических кислот, функциональных производных органических кислот, сложных эфиров органических кислот [3] (патент РФ №2368575, опубл. 27.09.2009, C03C 17/30). Раствор золя готовили используя основной компонент - тетраэтоксисилан, который можно было заменить тетраалкоксисиланом либо тетраметоксисиланом. В качестве растворителя применяли метиловый, этиловый, пропиловый или изопропиловый спирты. Органические одно- и двуосновные кислоты применяли для повышения коэффициента просветления покрытия, а неорганические кислоты, такие как соляная кислота, азотная кислота, серная кислота и фосфорная кислота в концентрациях 1,5-4·10-3 моль на 1 моль тетраэтоксисилана в качестве катализатора гидролиза тетраэтоксисилана. Недостатками известного состава являются многокомпонентность раствора, длительность отжига (5-6 ч) при температуре 500°С, а также низкая стабильность растворов во времени, обусловленная применением высоких концентраций неорганических кислот, повышающих степень гидролиза, а следовательно, и скорость процесса гелеобразования раствора.

Известен состав для получения тонких просветляющих покрытий на основе мезопористого диоксида кремния золь-гель методом в присутствии олигомеров окиси этилена, олигомеров окиси пропилена [4] (патент РФ №2368576, опубл. 27.09.2009, C03C 17/30), выбранный в качестве прототипа.

Раствор готовили из тетраэтоксисилана (тетраалкоксида кремния) в присутствии органической добавки в концентрации 0,1-5,0 вес.%, лучше 1,0-3,5 вес.% к весу золя, с использованием техники EISA. В качестве органической добавки, которая определяет самопроизвольное микроразделение неорганической и органической фаз при образовании твердого покрытия на стекле, использовали олигомеры окиси этилена и олигомеры окиси пропилена различной молекулярной массы. Для повышения степени гидролиза тетраалкоксида кремния добавляли неорганические кислоты в концентрациях 1,5-4·10-3 моль на 1 моль тетраэтоксисилана (тетраалкоксида кремния). Недостатком известного состава раствора является присутствие в нем олигомеров окиси этилена и окиси пропилена относительно высокой молекулярной массой, которые повышают длительность процесса термической деструкции высушенного геля раствора на поверхности стекла до 5-6 часов, а также низкая стабильность растворов во времени.

Задачей настоящего изобретения является разработка состава пленкообразующего раствора для получения золь-гель методом просветляющих покрытий на основе оксида кремния(IV) и оксида висмута(III) с целью повышения срока службы пленкообразующего раствора, за счет введения в него электролита стабилизатора.

Просветляющее тонкопленочное покрытие на основе оксидных соединений кремния(IV) и висмута(III), содержащее пленкообразующий раствор на основе этилового спирта, тетраэтоксисилана в присутствии добавки соляной кислоты и отличающееся тем, что в состав раствора дополнительно добавляют электролит - стабилизатор кристаллогидрат нитрата висмута(III) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Тетраэтоксисилан - 0,59-6,77;

Кристаллогидрат нитрата висмута(III) - 3,50-24,89;

Соляная кислота - 0,01-0,02;

Этиловый спирт - остальное.

Пример 1

Для приготовления 100 мл пленкообразующего раствора необходимо взять 2,91 г кристаллогидрата нитрата висмута(III) и растворить его в 93,94 мл этилового спирта плотностью 0,7893 г/см3, затем добавить 6,00 мл тетраэтоксисилана с плотностью 0,94 г/см3, затем добавить 0,06 мл соляной кислоты с плотностью 1,19 г/см3. Время пригодности такого раствора для получения пленок до 48 суток (рисунок). После созревания раствора в течение 48 часов ПОР наносят на стеклянную подложку методом вытягивания и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°С в течение 60 мин и 400°С в течение 60 мин. В данных условиях получается тонкая прозрачная пленка с показателем преломления 1,53.

Пример 2

Для приготовления 100 мл пленкообразующего раствора необходимо взять 14,55 г кристаллогидрата нитрата висмута(III) и растворить его в 96,64 мл этилового спирта плотностью 0,7893 г/см3, затем добавить 3,32 мл тетраэтоксисилана с плотностью 0,94 г/см3, затем добавить 0,04 мл соляной кислоты с плотностью 1,19 г/см3. Время пригодности такого раствора для получения пленок до 93 суток (рисунок). После созревания раствора в течение 24 часов ПОР наносят на стеклянную подложку методом вытягивания и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°С в течение 60 мин и при температуре 600°С в течение 60 мин. В данных условиях получается тонкая прозрачная пленка с показателем преломления 1,74.

Пример 3

Для приготовления 100 мл пленкообразующего раствора необходимо взять 26,19 г кристаллогидрата нитрата висмута(III) и растворить его в 99,33 мл этилового спирта плотностью 0,7893 г/см3, затем добавить 0,66 мл тетраэтоксисилана с плотностью 0,94 г/см3, затем добавить 0,01 мл соляной кислоты с плотностью 1,19 г/см3. Время пригодности такого раствора для получения пленок до 130 суток (рисунок). После созревания раствора в течение 24 часов ПОР наносят на стеклянную подложку методом вытягивания и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°С в течение 60 мин и при температуре 600°С в течение 60 мин. В данных условиях получается тонкая прозрачная пленка с показателем преломления 1,71.

Источники информации

1. Б.Б. Троицкий, В.Н. Денисова, М.А. Новикова и др. Получение тонких просветляющих покрытий на основе мезопористого диоксида кремния золь-гель методом в присутствии карбоцепных полимеров, статических сополимеров //Журнал прикладной химии, 2008. Т. 81. Вып. 8. С. 1365-1369.

2. Е.О. Клебанский, А.Ю. Кудзин, В.М. Пасальский и др. Тонкие золь-гель пленки силиката висмута //Физика твердого тела, 1999. Т. 41. Вып. 6. С. 1003-1005.

3. Патент РФ №2368575. Б.Б. Троицкий, А.А. Бабин, М.А. Лопатин, В.Н. Денисова, М.А. Новикова, Ю.А. Мамаев, Л.В. Хохлова. Способ получения тонких просветляющих покрытий на основе мезопористого оксида кремния золь-гель методом в присутствии органических кислот, функциональных производных органических кислот и сложных эфиров органических кислот, опубл. 27.09.2009, C03C 17/30.

4. Патент РФ №2368576. Б.Б. Троицкий, М.А. Лопатин, В.Н. Денисова, М.А. Новикова, Л.В. Хохлова. Способ получения тонких просветляющих покрытий на основе мезопористого оксида кремния золь-гель методом в присутствии олигомеров окиси этилена, олигомеров окиси пропилена, опубл. 27.09.2009, C03C 17/30.



Просветляющее тонкопленочное покрытие на основе оксидных соединений кремния(IV) и висмута(III), содержащее пленкообразующий раствор на основе этилового спирта, тетраэтоксисилана в присутствии добавки соляной кислоты, отличающееся тем, что в состав раствора дополнительно добавляют электролит - стабилизатор кристаллогидрат нитрата висмута(III) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тетраэтоксисилан - 0,59-6,77;
Кристаллогидрат нитрата висмута(III) - 3,50-24,89;
Соляная кислота - 0,01-0,02;
Этиловый спирт - остальное.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к упрочняющим и защитным покрытиям для силикатного стекла и может быть использовано в стекольной промышленности. Техническим результатом изобретения является разработка способа получения стекла с упрочняющим покрытием на основе аморфного диоксида кремния.
Изобретение относится к тонкопленочным интерференционным покрытиям для просветления оптических элементов. .

Изобретение относится к структуре стеклопакета с высоким термическим коэффициентом полезного действия. .

Изобретение относится к способу получения покрытий на различных материалах (стекло, кремний, пластики) и свободных пленок, обладающих повышенной поверхностной плотностью функциональных групп (амино-, эпокси-, гидразино-, карбокси- и др.).
Изобретение относится к оптической и стекольной промышленности, к архитектурным стеклопакетам, транспортным стеклам и другим изделиям из стекла. .
Изобретение относится к способу получения просветляющих покрытий. Технический результат изобретения заключается в повышении адгезионной прочности. Способ включает получение золя с наночастицами кремнезема из смеси компонентов: ТЭОС, Н2О и С2Н5ОН при соотношении 1:3,5:2,7 и при pH раствора 2,3-2,4. В смесь дополнительно вводят смесь катионоактивного и неионогенного ПАВ: цетилпиридиния хлорида (ЦПХ) и лаурилового эфира полиоксиэтилена (Бридж-35) в количестве 0,5-1,0% от массы золя при соотношении ЦПХ к Бридж-35, равном 1:(1-4). Затем золь стабилизируют в присутствии катализатора - соляной кислоты и наносят на стекло с последующей термообработкой. 3 пр.

Варианты изобретения относятся к изоляционным элементам, в частности к изоляционным элементам, имеющим полиуретансодержащие уплотнения. Описан способ получения изоляционного элемента, включающий: образование, по меньшей мере, одной изоцианатнореакционной стороны, причем, по меньшей мере, одна изоцианатнореакционная сторона содержит: по меньшей мере, один гидрофобный полиол, имеющий среднюю функциональность от примерно 2 до примерно 6; по меньшей мере, один удлинитель цепи, имеющий две изоцианатнореакционные группы на молекулу и эквивалентный вес на изоцианатнореакционную группу менее 400; по меньшей мере, один наполнитель, где, по меньшей мере, одним наполнителем является, по меньшей мере, один представитель из сульфата бария (BaSO4), оксида алюминия (Al2O3), гидроксида алюминия (Al(OH)3), гидроксида магня (Mg(OH)2), карбоната кальция (CaCO3), слюды и талька; и взаимодействие, по меньшей мере, одной изоцианатнореакционной стороны с, по меньшей мере, одним первым изоцианатом в присутствии, по меньшей мере, одного промотора адгезии, причем, по меньшей мере, один промотор адгезии содержит, по меньшей мере, продукт взаимодействия, по меньшей мере, одного вторичного аминоалкоксисилана и, по меньшей мере, одного второго изоцианата, причем продукт взаимодействия имеет в среднем, по меньшей мере, одну силановую группу и, по меньшей мере, одну изоцианатную группу на молекулу; и нанесение, по меньшей мере, после взаимодействия, по меньшей мере, одной изоцианатнореакционной стороны, по меньшей мере, одного первого изоцианата и, по меньшей мере, одного промотора адгезии между, по меньшей мере, частями первой поверхности и второй поверхности. Также описан изоляционный элемент, имеющий: первую поверхность; конструкционное уплотнение, расположенное на, по меньшей мере, частях первой поверхности, где конструкционное уплотнение содержит продукт взаимодействия: по меньшей мере, одного первого изоцианата; по меньшей мере, одной описанной выше изоцианатнореакционной стороны; и по меньшей мере, одного указанного выше промотора адгезии; и вторую поверхность, расположенную на конструкционном уплотнении. Технический результат - получение полиуретансодержащих герметиков, которые имеют улучшенные характеристики адгезии к стеклу. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 6 пр., 1 табл.
Наверх