介绍的制备、表征和应用程序的有机/无机杂化材料已成为材料科学的迅速扩张的研究领域。亚博网站下载亚博老虎机网登录他们把最重要的两个或两个以上的材料的性质,形成复合或bio-mineral系统在纳米或分子水平上(1 - 11)。亚博网站下载These hybrid sol-gel derived materials have been termed “CERAMERs” by Wilkes et al. and “ORMOSILs or ORMOCERs” by Schmidt et al. [1-3, 6, 11], and these terms have been used by many authors [2, 5-6, 12-29].这种类型的材料是方便的,因为大量的商业可用性前体(醇盐、有机硅烷(alkoxi)和纳米粒子)(8,17)。yabo214除了简单的金属或无机氧化硅醇盐导致网络水解后,有机硅烷(alkoxi)可用于合并polymerizable methacryloxy等有机成分,乙烯,丙烯,烷基,环氧树脂或其他官能团到最终产品,在这些分子是稳定的,因为如果债券在温和条件下的溶胶-凝胶处理[1 4 - 8]。无机-有机材料大致分为三个一般类:类我亚博网站下载对应于有机分子的寡聚物,预聚物或聚合物,低分子量的仅仅是嵌入在一个无机矩阵。这两个组件交换,而弱债券,主要通过范德华,氢,或离子相互作用。二类对应混合有机-无机化合物中有机和无机成分是通过强的共价结合或离子-共价化学键(2、5、8、19)。第三类包括biocomposites由天然生物矿化、无机相在哪里经常和高度有组织的生长原位在主在温和条件下有机聚合物。生物矿化过程包括步骤很难在系统进行完全的人工模型;然而,已经有各种努力调查[7]。ORMOSILs已报告与各种潜在的应用,如涂料具有以下属性:等[1,3];耐磨的聚合物(1、6、8、11)dust-repellent [3], antisoiling [1];亲水[10],疏水[11],抗静电电影[8];对金属表面腐蚀防护(1、8、18),光致变色玻璃表面[3];和颜色装饰眼镜,塑料(3 8)。它们用于大部分用于电子和电气(5、8、20)。此外,这些材料应用,如纳米颗粒、气凝胶亚博网站下载、散装、纳米复合材料和纤维(8、11)。yabo214也有许多其他类型的混合动力车:三明治结构、泡沫、晶格结构[9]。 有机染料有几个优势颜料用于有色薄膜因其更高的光吸收强度和透明度,非散射、高溶解度(22 - 24),非常广泛的可用性,和各种各样,有超过7000种他们[25]。这些特征的有机染料在许多类型的有机-无机混合矩阵可以产生更好的分布和同质性和强烈的色彩的电影,即使在低厚度的电影。有机染料在有机-无机混合矩阵特征比有机矩阵,因为染料颜色的混合电影增强机械性能更高的硬度(5、21)和更强的耐磨性[19]。对无机溶胶-凝胶薄膜,混合电影还提供了几个优势如更好的附着力、透明度、灵活性,降低了表面粗糙度,和更好的折射率匹配[1 - 5]。添加了染料ormosil矩阵可以通过弱键(一级)或通过毛屑债券(二类);在后一种情况下,有机染料化学改性可以共价连接到无机网络通过改性硅胶眼镜,获得tetraethylortosilicate (teo) organosiloxanos化合物或表面活性剂(4、16、26)。多年,着色的染料混合涂层被应用到水晶眼镜,塑料等工业过程的非线性光学(NLO)[2, 6 - 7],激光性能[13],全息衍射光栅[16],和装饰的透明玻璃和水晶玻璃器皿(15日17日27)。 在本文中,我们利用有机染料的高溶解度和债券在混合有机-无机polymethylmethacrylate-silica (PMMA-SiO2)矩阵获得均匀、硬、高的光学质量的红色,蓝色和绿色的电影在玻璃基板上。电影是由溶胶-凝胶方法构成:MMA (100%)、SiO2(100%)和3 - (trimethoxysilyl)甲基丙烯酸丙酯摩尔对张志贤(TMSPM) 50%。 实验混合polymethylmethacrylate-silica电影不同的嵌入染料都准备用四乙基的ortosilicate(张志贤,99%,奥尔德里奇)作为硅源、甲基丙烯酸甲酯(MMA, 99%,奥尔德里奇),3 - (trimethoxysilyl) propylmethacrylate (TMSPM, 98%奥尔德里奇)、乙醇(EtOH)作为溶剂,蒸馏去离子水,HCl,过氧化苯甲酰(BPO,奥尔德里奇)作为催化剂和三个有机染料(红、绿、蓝),由Mardupol化学品公司。前体溶液制备:TMSPM被添加到pre-polymerized teo乙醇溶液然后substiochiometric水量(稀释盐酸,pH值2)添加drop-wise而激动人心的解决方案就在室温下搅拌1 h。的有机组成部分,业务流程外包了MMA系统和在室温下搅拌1小时。在那之后,这两个解决方案涨跌互现。前体溶液使用1:0.5:1存款混合涂料制备反应物的摩尔比率teo: TMSPM: MMA分别。另一方面,有机染料分散在乙醇准备从商业粉红色,绿色和蓝色染料。 获得不同的颜色强度,不同数量的分散染料被添加到混合前体解决方案;0.17% wt为蓝色;0.34% wt为红色;和0.5质量%,为绿色。之后,每种情况的最终解决方案是24小时在室温下搅拌。混合的电影被端上浸涂方法沉积显微镜载玻片基质。四种类型的涂层沉积和研究:本色的(加州大学),蓝色(BC),绿色(GC)和红色(RC)透明混合涂料。所有获得混合电影进行了研究红外光谱。那些时光Avantar 360这些测量进行Nicolet FTIR光谱仪。电影表面获得的图像通过使用原子力显微镜扫描探针spc - 400从公园仪器。垂直入射的光反射率和透射率测量进行了紫外可见光谱范围从240到840纳米,FilmTek使用薄膜计量系统TM3000年,科学计算国际(SCI)公司。涂层的硬度估计根据铅笔硬度测试指的是标准ASTM D 3363 - 92 [28]。 结果和讨论加州大学的红外光谱,公元前,RC和GC混合电影如图1所示。四个光谱归一化到相应的吸收最大值沿着吸收轴任意流离失所。在底部,无色的频谱0 c混合非常相似的混合电影报道文献[29-31]。它显示强烈的吸收峰值约为954,1080,1170厘米1,宽带3100至3600厘米1颗粒的吸收与集团横向光学()Si-O-Si不对称拉伸,纵光学(LO) Si-O-Si不对称拉伸和羟基,分别。此外,观察到微弱信号约为800厘米1吸收相关的Si-O-Si对称拉伸。第一个峰值的出现表明一个不完整的冷凝后债券颗粒的混合矩阵,和山峰由于Si-O-Si不对称和对称拉伸的证据的形成二氧化硅溶胶-凝胶网络的过程。公元前的光谱,GC和RC电影也显示吸收峰由于硅结构和那些由于硅醇羟基。在这些还有其他类似的弱吸收光谱信号产生的三种颜色的有机染料。也非常明显,峰的强度之比为1080厘米1的峰值为1170厘米1更小的光谱颜色的电影。第二个峰值的增加相对于第一个归因于SiO的孔隙度的增加2矩阵[32]。据报道,有机-无机界面交互可以通过氢键形成的启动(29、30)。在我们的例子中,残余硅醇组硅结构能形成氢键和他们的存在是在混合电影吸收峰在954厘米1由于羟基和广泛的吸收带4的红外光谱谱混合的电影。因此,红外测量是兼容的形成混合电影和一个齐次矩阵由有机和无机成分嵌入有机染料分子。
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图1所示。红外光谱的光谱不夸张的和颜色混合电影。 |
在图2)、2 b)和2 c)显示3 d AFM图像从5 x 5米米2在加州大学的表面区域,公元前和GC混合的电影,分别。表面的形态为th非常相似稀土元素混合的电影,非常光滑,平坦的表面粗糙度很小。rms值的平均粗糙度测量的三部电影是0 . .47岁,分别为0.65和0.45海里。没有证据表面颜色的混合染料聚合的电影,甚至在影片两个混合染料浓度,因为他们的粒状结构非常相似的本色的电影。这些结果表明,有机染料很好分散在整个混合矩阵。混合动力车电影的表面硬度是衡量一支铅笔测试根据ASTM标准D 3363 - 92 [40]。
(一) 
(b) 
(c) |
图2。AFM图像显示了彩色SiO的形态2采用溶胶混合涂料的摩尔比率公式:1:0.5:1.0 teo: TMSPM: MMA分别与不同的浓度和类型的颜色:a) 0质量%的颜色,Wt的蓝色incolor b) 0.17%, c) 0.83% Wt的绿色。 |
这个测试的应用表明,硬度的混合电影至少9 h。这个结果表明,无机组分在混合电影加强了有机组成部分,生产困难的电影更多的耐磨性比纯PMMA的电影。 图3显示了光学光谱透射率(T)和反射(R公元前),钢筋混凝土和GC电影在可见光谱覆盖范围。连续线是虚线的实验数据和计算最佳光谱根据下面描述的模型。这两个R和T光谱显示出吸收带在公元前约489年到713年,420年为RC 600海里,397 - 497和540 - 687 GC;这个范围内的T频谱显示了三个值约90%的混合涂料。干扰振荡的存在表明良好的光学质量的三部电影。混合薄膜的光学透明度是另一个迹象的均匀组成有机的和无机的阶段。这是因为当两个阶段分别在宏观层面上的混合矩阵,散射光线的无机氧化物阶段,生产不透明混合的电影。为了分析的实验光谱图3中,一个空气/涂层/基体系统被认为是。,的光学响应混合电影代表是一种广义的洛伦兹谐振子表达式,通过SCI专利,这是包含在软件的光学测量系统[33]。在本例中,使用了三个振子的参数+两个全局参数,高能源介电常数(ε∞)和阻尼系数(α),考虑SCI-model [33]。它可以清楚地观察到这一点图,本模型适当地描述实验光谱,得到了类似的结果对所有样品进行了分析。光学常数、折射率(n)和消光系数(k),获得了三个混合电影,如图4所示。的两个三振子代表吸收由于染料都集中在公元前的2.05和1.94 eV,对应于605和640海里,分别2.25和2.37 eV RC(551和523海里),和2和1.96 eV (620 - 632 nm)的风险。第三高的能量振荡器代表的光学响应矩阵。我们可以看到在无花果保证4,n频谱显示了一个温和的波长色散值了,1.36,1.41和1.42为公元前分别VC和RC。1350纳米的厚度的电影,1808 nm和1492 nm,公元前,分别RC和VC的电影。 
无花果保证3。透射和反射光谱的三个颜色混合的电影。 产生的颜色染料引入混合透明矩阵量化是一个很重要的问题。因此,颜色属性进行了分析使用CIE色度系统,CIE 1931二标准观察者[34]。这个分析的目的是给颜色规格观察家与正常视力的三色值和色度坐标。为此,考虑到分布函数 和 ,代表红、绿、蓝的反应标准,分别CIE的三刺激值(XCIE,YCIE,ZCIE),对应于某种颜色刺激ψ(λ)获得 
(1)
和类似的表达式为YCIE和ZCIE。颜色刺激ψ(λ)=年代(λ)T(λ),S (λ)光源的光谱辐照度功能,目前的情况下,平均使用日光或光源C。因为电影混合的颜色是由产生的光学吸收染料,透射光谱T(λ)是用来计算颜色刺激。色度坐标了 
(2)
和相应的y和z。因此,x和y坐标获得三个染料涂料表1中给出,并绘制的色品图如图5所示(一个)。在这个图中,公元前的坐标,RC和VC电影箭头所示。后者是图5 (b)所示,这是一个x - y的放大;的坐标x= 0.3101,yC = 0.3163的光源也会显示出来。 表1。CIE色度坐标和CIELAB参数四个蓝色,红色和绿色混合的电影
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公元前 |
-10.518 |
-17.118 |
86.113 |
0.264 |
0.290 |
钢筋混凝土 |
24.383 |
-6.343 |
86.784 |
0.333 |
0.290 |
风投 |
-15.384 |
-5.176 |
91.173 |
0.280年 |
0.317 |
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图4。光学常数n和k三个颜色混合的电影。 |
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无花果保证5:(一)三种颜色混合的色度坐标的电影。(a) (b)放大。(c) CIELAB坐标的彩色电影* - b *飞机。 |
因为CIE色度图也有一些缺点,即,很难包括亮度,是感知颜色差异之间的差异和实际间距的颜色系统,另一个常见的方法用于人类色彩感知CIELAB系统[35],由三色坐标:亮度L *,红绿值*,瞳值b *。对应的CIELAB坐标混合电影三色值的计算,和表1中列出。 结论在本文中,我们报告一个溶胶-凝胶方法沉积的红色,绿色和蓝色PMMA-SiO2混合薄膜在玻璃基板上。我们发现颜色混合的电影是由嵌入的齐次矩阵有机-无机有机染料分子很分散。显微镜测量显示,电影非常平坦,光滑的表面粗糙度很少和增强硬度相比,纯PMMA的阶段。透明的颜色混合的电影有一个很好的光学质量和颜色强度取决于电影中有机染料的量。混合的颜色坐标确定三个彩色电影的电影在CIE和CIELAB系统进行研究。 引用1。r . Kasemann和施密特涂料机械和化学保护基于有机-无机溶胶-凝胶纳米复合材料”,新的j .化学。18 (1994)1117 - 1123。 2。c·桑切斯和f . Ribot”设计的混合有机-无机材料合成通过溶胶-凝胶化学”,新的j .化学。亚博网站下载18 (1994)1007 - 1047。 3所示。h·施密特,“多功能无机复合溶胶-凝胶涂层的玻璃表面”,j .晶状固体,178 (1994)302 - 312。 4所示。美国舒伯特:溶血性尿毒综合征和a·洛伦茨,“混合无机材料的溶胶-凝胶法处理Organofunctional金属醇盐”,化学。亚博网站下载板牙。,7 (1995) 2010-2027. 5。p . Judeinstein和c·桑切斯,“有机-无机混合材料:multidiciplinarity之地”,j 亚博网站下载.板牙。化学。,6[4] (1996) 511-525. 6。温家宝和g·j·l·威尔克斯,“有机/无机混合网络材料的溶胶-凝胶方法”,化学。亚博网站下载板牙。,8 (1996) 1667-1681. 7所示。矢野,k .岩田聪和k . Kurita有机-无机杂化材料的物理性质和结构由溶胶-凝胶过程”,材料科学与工程,C 6 (1998) 75 - 90。亚博网站下载亚博老虎机网登录 8。g . Schottner“混合Sol-Gel-Derived聚合物:多功能材料”的应用,化学。亚博网站下载板牙。,13(2001) 3422-3435. 9。m·f·阿什比和y . j . m .布雷谢“设计混合材料”,Acta Materalia, 51 (2亚博网站下载003) 5801 - 5821。 10。K.-Ch。歌,j。公园,H.-U。康工程学系。金,“亲水涂料的合成聚合物衬底使用Glycidoxypropyltrimethoxysilane”解决方案,j .溶胶-凝胶科学与技术27 53至59 (2003)。亚博老虎机网登录 11。j·d·麦肯齐,“溶胶-凝胶自1981年以来的研究成果和对未来的期望”,j .溶胶-凝胶科学与技术,26(2003)汽车出行。亚博老虎机网登录 12。c . j . Brinker和g·w·谢勒溶胶-凝胶科学:溶胶-凝胶法的物理和化学亚博老虎机网登录科学:溶胶-凝胶法的物理和化学处理”,学术出版社,纽约(1990)页115,866。 13。m . d . Rahn和t . a .王”激光染料分子在溶胶-凝胶法的性能比较,宝利通ormosil,和聚(甲基丙烯酸甲酯)主机媒体”,应用光学,34-36 (1995)8260 - 8271。 14。m . Casalboni f•德•加尼姆p Prosposito和r . Pizzoferrato“光学调查红外染料的混合薄膜”,应用物理快报,75 - 15 (1999)2172 - 2174。 15。j . Kron g . Schottner k - j。Deichmann,通过混合溶胶-凝胶材料”“玻璃设计,薄固体电影,392 (2001亚博网站下载)236 - 242。 16。g·马里诺,d . Bersani和p . p . Lottici“全息光栅DRI-doped溶胶-凝胶法二氧化硅和ORMOSILs薄膜,光学材料,15 (2001)279 - 284。亚博网站下载 17所示。j .州里n . Sanz e . Botzung阿p l . Baldeck a Ibanez说,“有机纳米晶体生长在溶胶-凝胶法矩阵:一种新型的混合材料光学”,c . r .体格,3 (2002)463 - 478。 18岁。t Chow, c . Chandrasekaran和G.Z.曹,“Sol-Gel-Derived混合涂层防腐”,j .溶胶-凝胶科学与技术,26 (2003)321 - 327。亚博老虎机网登录 19所示。j·d·麦肯齐和埃里克•Bescher”一些因素管理有机聚合物的涂层溶胶-凝胶法推导出混合材料”,j .溶胶-凝胶科学与技术,27 (2003)7 - 14。亚博网站下载亚博老虎机网登录 20.f•德•加尼姆·Prosposito M . Casalboni M。l·格雷利桑巴特鲁姆e Di和e . Traversa“电气性能的溶胶-凝胶法加工伊尔比德电影”,j .溶胶-凝胶科学与技术,26 (2003)1081 - 1084。亚博老虎机网登录 21。O。a . Shilova年代。诉Hashkovsky和E。诉Tarasyuk,“基于溶胶-凝胶技术的有机-无机涂料”,j .溶胶-凝胶科学与技术,26 (2003)1131 - 1135。亚博老虎机网登录 22。d . Malacara“色觉和比色法,理论和应用程序”,学报新闻,华盛顿(2002年)第113 - 114页。 23。j·t·鲁茨jr .)和r·f·格罗斯曼,“聚合物修饰符和添加剂”,马塞尔·德克尔公司,纽约,(1988)35页。 24。w . Herbst和k .饥饿,“工业有机颜料生产、性质、应用程序”,德国VCH,(1997)1页。 25。r . j . d . Tilley”色彩和材料的光学性质,探索光的关系,材料的光学性质和颜色”,约翰亚博网站下载威利& Sons,伦敦,(2000)194页。 26岁。Łączka, k Cholewa-Kowalska和m .教授的“有机-无机杂化选择性光传输的眼镜”,j .晶状固体,287 (2001)10 - 14。 27。g . Schottner, j·克朗和a . Deichmann”工业应用的混合溶胶-凝胶法的装饰水晶玻璃器皿”,j .溶胶-凝胶科学与技术,13 (1998)183 - 187。亚博老虎机网登录 28。美国和材料试验学会D 3363 - 92试验方法为电影由铅笔硬度测试。亚博网站下载 29。Z.H.黄和K.Y.秋”相互作用的影响在丙烯酸聚合物/二氧化硅混合材料的性质由原位溶胶-凝胶过程”,聚合物,38-3 (1997)521 - 526。亚博网站下载 30.C.K. Chan S.L.彭,贝聿铭楚和南卡罗来纳州倪,“热处理对聚(甲基丙烯酸甲酯)的属性/二氧化硅混合材料由溶胶-凝胶过程”,聚合物,42 (2001)4189 - 4196。亚博网站下载 31日。j·盖拉多,a·杜兰·d·马蒂诺和R。m·阿尔梅达”结构的无机和马林SiO2溶胶-凝胶涂层研究变量发病率红外光谱”,j .晶状固体,298 (2002)219 - 225。 32。a . Fidalgo和L.M. Ilharco”,厚度、形态和结构的溶胶-凝胶法混合的电影:我的角色前体溶液的老化”,j .溶胶-凝胶科学与技术,26 (2003)363 - 367。亚博老虎机网登录 33。大肠Zawaideh”,同时无损光学技术测量的光学常数和厚度的单一和多层电影”,美国专利号5889592 (30 March1999)。 34。C.R. Bamford,“颜色生成和控制玻璃(玻璃科技)”,爱思唯尔,阿姆斯特丹(1977)pp.16。亚博老虎机网登录 35。d . Malacara“色觉和比色法,理论和应用程序”,相比——国际光学工程学会出版社,华盛顿(2002年)pp.90 - 101。 详细联系方式 |