з'єднання із загальною формулою Е (ОR) n, де: Е - катіон кремнію, титану і т.д., R- органічний радикал СН3-, С2Н5- і т.д. Перед приготуванням ПОР всі сировинні матеріали піддають вхідному контролю у відповідності з таблицею 1. Необхідно ретельно стежити, щоб фортеця застосовуваного спирту була не нижче 95%, у противному випадку можливе небажане прискорення гідролізу вихідних продуктів, що негативно відіб'ється на властивості та якість плівок.
Таблиця 1. Вхідний контроль сировини для приготування ПОР
НаіменованіеМассовое вміст основної речовини,% Щільність, г/см 3 Етиловий спирт ++ Солі (хлориди або нітрати) + - алкоксиди кремнію, титану і т.д. ++ Каталізатор гідролізу (соляна або азотна кислота , однойменна з аніонами солі) ++
ПОР готують відповідно до розробленого рецептом, розчиняючи всі компоненти в подкисленном до оптимального рН етанолі.
У золь-гель технології використовуються колоїдні розчини, які змінюються при зберіганні та експлуатації. У них протікають складні фізико-хімічні процеси гідролізу і поліконденсації. Відбувається трансформація стану дисперсної фази, яка визначає в'язкість, поверхневий натяг і експлуатаційні властивості (ПОР). Тому свіжоприготовані розчини в золь-гель технології не застосовуються. Після приготування ПОР їх вистоюють протягом не менше доби. Процес називається «дозріванням» або «старінням». Після цього розчин контролюють відповідно до таблицею 2.
Таблиця 2. Контроль пленкообразующего розчину
Контрольований параметрОборудованіе, вживане для контролярНУніверсальная індикаторний папір, рН- метр або іономерПлотностьАреометрВязкостьСтеклянний капілярний віскозиметр ВПЖ - 1 або ВПЖ - 2Поверхностное натяженіеСталогмометрВнешній вид (помутніння, поява осаду) Візуально
Контроль рН ПОР важливий тому, що надлишок каталізатора погіршує якість і властивості плівки, а його недолік - гальмує процес дозрівання розчину. В'язкість золів тісно пов'язана з об'ємною часткою дисперсної фази і формою колоїдних частинок з рівняння:
? =? 0 (1 k ?),
де:? і? 0 - відповідно в'язкість золю і дисперсійного середовища; k -константа, обумовлена ??формою часток; ?- Об'ємна частка дисперсної фази (обсяг дисперсної фази, що припадає на одиницю об'єму золю).
Зовнішній вигляд ПОР дозволяє судити про глибину процесів агломерації (злипання частинок, їх укрупнення). Вимірювання щільності і поверхневого натягу необхідні для розуміння кінетики процесів, що відбуваються в ПОР. Від стану дисперсної фази залежать фізичні, хімічні та фізико-хімічні властивості золь-гель покриття, оскільки структура Пл закладається на стадії приготування золю.
На рис. 2 показано обладнання, що використовується для контролю ПОР
В'язкість плівкоутворюючих розчинів визначають капілярним методом за допомогою віскозиметрів ВПЖ - 1 або ВПЖ - 2. Вимірюється час витікання відомої кількості (обсягу) рідини крізь капілярні трубки певного діаметру. Оскільки ПОР гідролізується домішкою води, необхідно стежити, щоб перед виміром віскозиметр був ідеально сухим. Після закінчення вимірювань віскозиметр ретельно промивають тим розчинником, який використовували для приготування золю, і висушують. Поверхневий натяг розчину контролюють сталогмометром, використовуючи метод падаючої краплі. Сталогмометр являє собою піпетку з капіляром і відшліфованою майданчиком на кінці. Його заповнюють досліджуваною рідиною і при витіканні з капіляра рідини, укладеної в обсязі між мітками а і b, вважають краплі. Маса однієї краплі m дорівнює:
т = V ? /n,
де V - обсяг рідини, що витекла; ?- Щільність рідини; п - число крапель.
Поверхневий натяг рідини? обчислюють за формулою:
? = mg/ 2? r або? = V ? g/( 2? rn) ,
де: r -радіус капіляра; g - прискорення вільного падіння
А) Б) В) Малюнок 2 а- ареометри; б- віскозиметри скляні капілярні:
, 2-коліна приладу, 3 - відвідна трубка, 4-6 - розширення (резервуари), 7 - капіляр, М - мітки; в- сталогмометр
Поверхневий натяг визначається природою розчинника, пропорційно залежить від площі поверхні дисперсної фази золю і суттєво впливає на мікр...
