ゾル-ゲル法による新しい有機-無機ハイブリッドの合成

溶胶-凝胶法合成新型有机-无机杂化物

基本信息

批准号：
04205089
负责人：
こうじ谷信三
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

ゾル-ゲル法によるハイブリッドゲルの合成に際して、有機成分のポリエーテル分子の末端にトリエトキシシリル基を導入する必要がある。ポリ(オキシテトラメチレン)の例を参考にして、数回の試みの後にポリ(プロピレンオキシド)(PPO)の末端トリエトキシシリル(ET-)化に成功した。このET-PPOとテトラエトキシシラン(TEOS)の酸触媒下でのゾル-ゲル反応を検討した結果、溶媒であるテトラヒドロフランの量を増やすことにより、ゲル化が比較的スムーズに進行することが判明した。分子量が2000のET-PPOを用いて合成されたハイブリッドゲルは、光学的に透明であり、フレキシブルなガラスが作製できた。ポリ(オキシテトラメチレン)の場合と同じく、示差走査熱量計測定も動的粘弾性測定の結果も、PPO成分のガラスからゴム状への転移点を示し、可視光より小さなレベルでミクロ相分離していることが明らかとなった。すなわち、ハイブリッドゲルとはいえ、有機のPPO鎖と、無機のSi-O-Si鎖が分子オーダーで混合しているのではないと考えられる。ET-PPOの分子量が5000のものでは、ゾル-ゲル反応を行う溶媒の組成の最適化が成功せず、作製されたゲルはいずれも光学的に完全に透明なものではなかった。この場合、PPO成分のドメインが可視光の波長よりも大きなレベルにあるものと推定される。新しいフレキシブルなガラスに過塩素酸リチウムをドー阜したものは、10のマイナス5乗S/cmの導電率を示した。塩のドープ量が膨潤度によって決定されるため、その量に限界がありこれ以上の導電率のものを得ることができなかった。しかし、測定された導電率は帯電防止などいくつかの用途には充分であり、応用展開の必要がある。

采用溶胶-凝胶法合成杂化凝胶时，需要在聚醚分子末端引入三乙氧基甲硅烷基作为有机组分。以聚氧四亚甲基为例，经过多次尝试，我们成功地将聚环氧丙烷（PPO）转化为三乙氧基甲硅烷基（ET-）末端。通过检查酸催化剂下ET-PPO和四乙氧基硅烷(TEOS)之间的溶胶-凝胶反应，发现通过增加作为溶剂的四氢呋喃的量，凝胶化进展得相对顺利。使用分子量为2000的ET-PPO合成的杂化凝胶具有光学透明性，可以制成柔性玻璃。与聚氧四亚甲基的情况一样，差示扫描量热法和动态粘弹性测量均表明 PPO 组分具有玻璃态到橡胶态的转变点，并且微相分离发生在小于可见光的水平。换句话说，尽管它是混合凝胶，但认为有机PPO链和无机Si-O-Si链在分子级上没有混合。对于分子量为5000的ET-PPO，溶胶-凝胶反应溶剂组成的优化并不成功，并且所产生的凝胶都不是完全光学透明的。此时，推测PPO成分的区域处于比可见光的波长更大的水平。掺杂高氯酸锂的新型柔性玻璃的电导率为10的-5 S/cm次方。由于盐的掺杂量是由溶胀程度决定的，因此其量存在限制，并且不可能获得具有更高电导率的材料。然而，测量的电导率对于某些应用来说是足够的，例如抗静电，并且需要进一步的应用。