Роль пероксидных производных в окислительном гидролизе алкоксидов кремния, алюминия и титана

Некоторые оксидные покрытия благодаря со­четанию ценных свойств (термостойкость, проч­ность, устойчивость к окислению, высокие диэлектрические характеристики, прекрасный внешний вид) находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Из­вестно, что керамические оксидные покрытия получают, как правило, при температурах выше 1000°С. Однако в последнее время все большее значение приобретают низкотемпературные методы. Распространение в технике получила золь-гельная технология нанесения керами­ческих оксидных покрытий, когда в качестве исходных веществ используют растворимые в воде или спирте алкоксиды или соли металлов [1,2]. Их подвергают гидролизу или разложе­нию, а затем проводят цикл операций, приво­дящих к образованию золя и геля. Последние могут быть использованы для получения низ­котемпературного оксидного покрытия.

Целью работы является исследование механизма влияния пероксидных окислителей на процесс гидролиза ал"коксидов кремния, алюминия и титана.

В качестве объектов исследования были выбраны тетраизопропилоксисилан (*-РгО)481, триизо-пропилоксиалюминий (*-РгО)зА1 и тетра-к-бутоксититан (га-ВиО)4Т1. Композиции в изо-пропиловом спирте включали вышеуказанные алкоголяты в различных соотношениях, воду (0.2 моль/л), катализатор — НС1 (2 • 10~³ моль/л), а также окислители — пероксид во­дорода (0.05 моль/л) и гидропероксид трет-бутила (0.5 моль/л).

Состав композиций в изопропанолв (Сн₂О 0-2, СнС1 2-Ю"³ моль/л)

	С(/-РгО)481		С(|-РгО)дАЬ		С(л-ВиО)4Т1.
образца	моль/л		моль/л		моль/л
		Сн2О2  °'06		моль/л
1	0.5		-		-
2	-		0.5		-
3	-		-		0.5
4	0.25		-		0.25
5	-		0.25		0.25
6	0.19		0.16		0.15
		С*-ВиООН 0.5		моль/л
7	0.5		-
8	-		0.5
9	-		-		0.5
10	0.25		-		0.25
11	-		0.25		0.25
12	0.19		0.16		0.15

Вискозиметрическим методом изучен процесс отверждения композиций, состав которых пред­ставлен в таблице. На рис. 1, а, б показано изменение относительной вязкости во времени образцов № 1—6. Для сравнения на этом же рисунке приведены кривые, полученные для образцов без добавок окислителя (пероксида водорода). Как видно, повышение вязкости образцов,   связанное   с   протеканием   реакций

гидролиза в поликонденсации, в присутствии НзОх вдет быстрее. Во всех опытах суммарная концентрация алкоксидов в растворе составляла 0.5 моль/л.

0               12               3               4

Время, ч

Рис. 1. а - изменение относительной вязкости во времени композиции Ли 1-6 (см. таблицу). Кривые 1', 2? и в¹ сняты в отсутствие Н2О2 для композиций № 1, 2 и 6 соответствен­но, б - изменение относительной вязкости во времени ком­позиции № в. Кривая в снята в присутствии 0.05 моль/л Н2О2, кривая & - в отсутствие окислителя. Растворитель -изопропанол, 293 К.