Одним з перспективних напрямків створення новітніх матеріалів є одержання гібридних органо-неорганічних нанокомпозитів, які демонструють не тільки покращені властивості органічної матриці, а й появу нових специфічних властивостей завдяки наявності неорганічного компонента. Гібридні органо-неорганічні матеріали можуть бути синтезовані золь-гель методом у результаті золь-гель процесу за участю органо-неорганічних прекурсорів. Насьогодні цей метод синтезу вважають доступним та екологічно безпечним.
Стаття присвячена дослідженню реологічної поведінки золь-гель систем на основі двох органо-неорганічних прекурсорів – тетраетоксисилану (ТЕОС) і 3-метакрилоксипропілтриметоксисилану (МАПТМС). Динаміка структуроутворення у даних золь-гель системах вивчалась віскозиметричним методом із застосуванням приладу RHEOTEST 2.1. Дослідження в’язкості золь-гель систем з різним співвідношенням МАПТМС/ТЕОС дозволило встановити вплив температури, складу системи, концентрації каталізатора золь-гель процесу на час досягнення порогу перколяції, коли відбувається гелеутворення.
За температурною залежністю часу досягнення перколяційної точки у досліджуваних системах визначено енергію активації процесу гелеутворення.
Оскільки відомо, що реакції гідролізу і конденсації МАПТМС під час золь-гель процесу МАПТМС проходять з низькою швидкістю, що пояснюють стеричним ефектом у зв’язку з наявністю у його структурі акрилатного фрагменту, то цей прекурсор поєднано з поширенішим прекурсором ТЕОС з більшою швидкістю золь-гель перетворення. Встановлено, що заміна частини ТЕОС на МАПТМС сповільнює процес гелеутворення за даних умов.
Вивчення градієнтної залежності в’язкості золь-гель систем дозволило визначити фрикційну ηo і пружну ηs компоненти в’язкості золь-гель систем залежно від температури і вихідного складу системи.
Одержані результати мають практичне значення при синтезі органо-неорганічних композитів із застосуванням золь-гель процесу, оскільки дозволяють підібрати відповідне співвідношення прекурсорів і умови проведення золь-гель перетворення.
1. Терещенко Г. Ф., Орехова Н. В., Єрмилова М. М. Мембраны // Критические технологии. –
2007. – №1(33). – С. 4–20. 2. Волков В. В., Мчедлішвілі Б. В., Ролдугін В. І., Іванчев С. С., Ярославцев А. Б.
Мембрани і нанотехнології // Наноматеріали функційного призначення. – 2008. – Т. 3, № 11–12. –
С. 47–99. 3. Yoshimoto Abe, Yuki Honda, Takahiro Gunji. Preparation and properties of siliconcontaining
polymer hybrids from 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane // Appl. Organometal. Chem. –
1998. – 12. – Р. 749–753. 4. Рубан О. В., Кисельова-Логінова К. В., Попов Є. В. Отримання
кополімеру акрилової кислоти і 3-метакрилоксипропілтриметоксисилану методом емульсійної
кополімеризації // Технологический аудит и резервы производства. – 2015. – № 3–4. – C. 17–23.
5. Amir A. El hadad, Diogenes Carbonell Violeta Barranco, Antonia Jimenez-Morales, Bianka Casal, Juan
Carlos Galvan. Preparation of sol-gel hybrid materials from γ-methacryloxypropyl trimethoxysilane and
tetramethyl orthosilicate: study of the hydrolysid and condensation reactions // Colloid Polym. Sci. –
2011. – 289. – Р. 1875–1883. 6. Evelisy Cristina de Oliveira Nassor, Lilian Rodrigues Avila, Paula
Fabiana dos Santos Pereira, Katia Jorge Ciuffi, Paulo Sergio Calefi, Eduardo Jose Nassar. Influence of
the hydrolysis and condensation time on the preparation of hybrid materials // Materials Research. –
2011. – 14(1). – Р. 1–6. 7. M.J. van Bommel, P.M.C. ten Wolde, T.N.M. Bernards. The influence of
methacryloxypropyltrimethoxysilane on the sol-gel process of TEOS // Journal of Sol-Gel Science and
Technology. – 1994. – Vol. 2, Iss. 1–3. – Р. 167–170. 8. Sacks M. D., Sheu R. S. Rheological Properties of
Silica Sol-Gel Materials // J. Non-Cryst. Solids. – 1987. – 92, 2. – Р. 383–396. 9. Klein L. C., Garvey G. J.
Soluble silicates, ACS Symp.Series No. 194, ed. Falcone J. S., Am. Chem. Soc., Washington, D.C. – 1982. –
Р. 293. 10. Christelle Alie, Rene Pirard, Jean-Paul Pirard. Preparation of low-density xerogels from
mixtures of TEOS with substituted alkoxysilanes. II. Viscosity study of the sol-gel transition // J. Non-Cryst.
Solids. – 2003. – 320. – Р. 31–39. 11. Xenopoulos C., Mascia L. and Shaw S. J. Polyimide-silica hybrids
derived from an isoimide oligomer precursor // J. Mater. Chem. – 2002. – 12. – Р. 213–218. 12. Colby M. W.,
Osaka A. and Mackenzie J. D. Temperature dependence of the gelation of silicon alkoxides // Journal of
Non-Crystalline Solids. – 1988. – 99. – Р. 129–139. 13. Brinker C. J., Scherer G. W. Sol-Gel Science. The
Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing. San Diego: Academic Press. – 1990. – 908 p.
14. Medvedevskikh Yu. G., Voronov S. A., Zaikov G. E. Conformation of Macromolecules. Thermodynamic
and Kinetic demonstrations. Nova Science Publishers, Inc. – N. Y., 2007. – 249 p.