聚硅氮烷涂覆溶液及制备含金属氧化物-SiO2复合涂层的方法技术

技术编号:9691201 阅读:113 留言:0更新日期:2014-02-20 07:23
本发明专利技术公开了一种包含金属元素的聚硅氮烷涂覆溶液及其用于制备高透明含金属氧化物-二氧化硅复合涂层的方法。所述的含金属元素的聚硅氮烷涂覆溶液包含聚硅氮烷、金属化合物、溶剂和催化剂。本发明专利技术提供的基于所述涂覆溶液制备透明含金属氧化物-二氧化硅复合涂层的方法包括如下步骤:涂覆溶液涂覆到基底上,低温预处理、水解一定时间,然后高温处理。根据本发明专利技术的方法可以制备SiO2/TiO2、SiO2/ZrO2、SiO2/HrO2及SiO2/ZnO复合涂层中的一种或几种的混合物。本发明专利技术的方法比现有技术中的方法更简单、适用面更广,且制备的复合涂层表面致密均匀,透明性好,对可见光透过率达90%以上。

【技术实现步骤摘要】
聚硅氮烷涂覆溶液及制备含金属氧化物-SiO2复合涂层的方法
本专利技术涉及一种含金属元素的聚硅氮烷涂覆溶液及其用于制备高透明含金属氧化物-二氧化硅复合涂层的方法,属于材料

技术介绍
金属氧化物-二氧化硅(SiO2)复合涂层以其化学稳定性好、电性能及力学性能优良,且对可见及近红外光均有较好的透光性等优点在光学、微电子学、光催化、防腐蚀等领域得到广泛的应用。如Si02/Ti02复合涂层常被用于增透涂层、减反射涂层、高反射涂层、半导体器件的绝缘涂层、光波导薄膜等;Si02/Zr02及Si02/Hf02复合涂层在抗氧化涂层、半导体器件的中间层电介质方面着广泛的应用,另外Si02/Zr02涂层在耐火涂层领域也已崭露头角;Si02/Zn0涂层则具有优异的抗腐蚀性能。制备金属氧化物-SiO2复合涂层的传统方法主要包括溶胶-凝胶法、物理气相沉积法、化学气相沉积法以及电化学沉积法等,但这些传统方法均存在一些固有的缺点,如物理气相沉积、化学气相沉积以及电化学沉积这三类制备涂层方法需要特殊设备,制备工艺比较复杂,成本高,不利于大规模制备及应用;溶胶-凝胶法虽然无需特殊贵重的设备,成本相对较低,但其缺点在于涂层与基体的附着力差,另外在涂层制备过程中需严格控制PH值、水的加入量等,否则制备的涂层容易发生龟裂,甚至在未涂覆之前,溶胶快速凝胶,产生沉淀,无法实施涂覆。 因此对于高透明金属氧化物-SiO2复合涂层的制备,目前还没有一种制备工艺相对简单,适于大规模制备的方法。CN1694936A公开了一种涂覆溶液,其包含0.1至35重量%具有如式2所示的重复单元,并可溶于溶剂中的无机或有机聚硅氮烷和以纯的聚硅氮烷含量为基准计的0.1至10重量%催化剂(如4,4'-三亚甲基双(1-甲基哌啶))。借由将涂覆溶液施用到基材(如金属、塑料、玻璃、陶瓷、木材、水泥、灰浆、砖等)的表面上,可形成强粘合到基材上的SiO2涂层,其在耐腐蚀性和抗擦划性方面优异。但该涂层的折光指数和浸润性仍有极大的改善空间。为了克服现有技术的不足,特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于,提供一种含金属元素的聚硅氮烷涂覆溶液。本专利技术的另一个目的在于,提供一种上述涂覆溶液用于制备高透明含金属氧化物-SiO2复合涂层的方法,本专利技术提供的高透明金属氧化物-SiO2复合涂层的制备方法比现有的金属氧化物-SiO2复合涂层制备方法更简单,非常适于大规模制备。为实现本专利技术的专利技术目的,采用如下技术方案:一种含金属元素的聚硅氮烷涂覆溶液,包含聚硅氮烷、金属化合物和溶剂。本专利技术提供的含金属元素的聚硅氮烷涂覆溶液化学稳定性好,以该涂覆溶液制备的涂层可强力附着在基层的表面,具有优异的电性能及力学性能,如耐磨性、耐高温性、持久防污性、耐腐蚀性、抗静电性等,特别是折光指数、浸润性等性能得到改善,其折光指数的范围更宽,且对可见及近红外光均有非常好的透光性,透光性达到90%以上。对于聚娃氣烧涂覆溶液,当选用特定结构的聚娃氣烧制成涂覆溶液后,以该涂覆溶液制成的涂层具有较为固定的折光指数和浸润性,本专利技术在聚硅氮烷涂覆溶液中加入金属氧化物,并通过调节金属氧化物的含量来调节涂层的折光指数、浸润性等性能,根据需求制备特定性能的涂层。所述聚硅氮烷可溶于所述溶剂中,并具有下列通式所示的重复单元:本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种含金属元素的聚硅氮烷涂覆溶液,包含聚硅氮烷、金属化合物和溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种含金属兀素的聚娃氮烧涂覆溶液,包含聚娃氮烧、金属化合物和溶剂。2.根据权利要求1所述的含金属元素的聚硅氮烷涂覆溶液,其特征在于:所述聚硅氮烷可溶于所述溶剂中,并具有下列通式所示的重复单元: 3.根据权利要求2所述的含金属元素的聚硅氮烷涂覆溶液,其特征在于:R1、R2和R3全为氢原子,如式2所示 4.根据权利要求1所述的含金属元素的聚硅氮烷涂覆溶液,其特征在于:所述溶剂是除水、醇类、胺类或者酮类以外的任何一种能够溶解所述聚硅氮烷和所述金属化合物的有机溶剂;所述溶剂优选为甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷、二甲苯、乙醚、丁醚、二甲醚、正己烷、正戊烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或多种混合。5.根据权利要求1所述的涂覆溶液,其特征在于:所述金属化合物是可溶性钛化合物、锆化合物、铪化合物和锌化合物中的一种或者几种的混合物。6.根据权利要求1或5述的涂覆溶液,其特征在于:所述金属化合物占聚硅氮烷与所述金属化合物总量的质量百分数为大于O且小于100 ;其优选为10%~65%。7.根据权利要求1或6所述的涂覆溶液,其特征在于:所述的聚硅氮烷和所述金属化合物占整个溶液体系的质量百分数可为1%~40% ;其优选5%~30%。8.根据权利要求1的涂覆溶液,其特征在于:所述聚硅氮烷涂覆溶液中还包括催化剂,所述催化剂含量是以聚硅氮烷含量计的O~20% ;优选的,所述催化剂是N-杂环化合物、有机或无机酸、金属羧酸盐、乙酰丙酮配合物、金属细粒、过氧化物、金属氯化物或者有机金属化合物中的一种或几种。9.一种制备权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐彩虹肖凤艳罗永明张宗波
申请(专利权)人:中国科学院化学研究所
类型:发明
国别省市:

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