Силазаны и полисилазаны

Силазаны - органосилицийсодержащие соединения со связями Si-N, а полисилазаны (PSZ) - полимеры с чередующимися атомами кремния и азота вдоль основной цепи (-Si-N-Si-N-). Циклические и линейные структуры общего вида [R₂Si-NR]_n делятся на два класса: при всех R = H это пергидрополисилазан (PHPS) формулы [H₂Si-NH]_n, а при наличии углеводородных групп - органополисилазан (OPSZ). На молекулярном уровне PSZ изоэлектронны полисилоксанам [R₂Si-O]_n, но связь Si-N задаёт иную реакционную способность и более высокую термостабильность. Ключевой низкомолекулярный представитель - гексаметилдисилазан (HMDS, CAS №999-97-3).

Ассортимент объединяет четыре функциональные подгруппы:

Низкомолекулярные силазаны (HMDS и аналоги) служат универсальными силилирующими агентами для дериватизации спиртов, кислот, аминов, амидов и меркаптанов, гидрофобизаторами и промоторами адгезии минеральных поверхностей, а также основой фотолитографических процессов в полупроводниковой промышленности;
Органополисилазаны (IOTA OPSZ, серии OPSZ-1033, OPSZ-1085, OPSZ-1500 Rapid, OPSZ-1800) - Si-N-H-полимеры с углеродными заместителями, которые после отверждения образуют слои SiO₂ с остаточным углеродом толщиной 30+ мкм, сочетающие гибкость, гидрофобность и барьерные свойства;
Пергидрополисилазаны (IOTA PHPS, типы PHPS-2200, PHPS-2400, PHPS-2800) - неорганические полисилазаны без органических заместителей, формирующие практически чистые стеклокерамические слои SiO₂ толщиной менее 2 мкм с высокой диэлектрической прочностью, газобарьером и гидрофильной поверхностью;
Модифицирующие добавки (ADD-5500 и аналоги) - композиции с твёрдыми частицами для настройки механических и трибологических характеристик покрытий на основе PSZ.

Применение распределяется по нескольким отраслям:

Обработка поверхности - силилирование и гидрофобизация минеральных подложек силазанами (HMDS), снижающими поверхностную энергию;
Микроэлектроника - диэлектрические и пассивирующие слои высокой чистоты SiO₂ с газобарьером, где востребованы неорганические PHPS;
Транспорт и авиация - высокотемпературные коррозионностойкие покрытия деталей, работающих при термоциклировании и в агрессивных средах;
Строительство - антивандальные и адгезионные покрытия для бетона, камня и металлоконструкций с водоотталкиванием и стойкостью к загрязнениям.

Свойства покрытий на основе OPSZ и PHPS достигают карандашной твёрдости до 9H (ASTM D3363) и термостойкости до 800°C на воздухе, а высокотемпературный пиролиз 700-1200°C даёт SiCN- или SiO₂-керамику.

При выборе учитывают целевую функцию (силилирование, промотор адгезии, связующее для керамики), тип подложки и условия отверждения. Для OPSZ определяющими становятся вязкость, доля твёрдого остатка, толщина до порога растрескивания и гидрофобность, а для PHPS - чистота SiO₂ и газобарьерные свойства. Выбор системы и режимов подтверждают по TDS и лабораторными испытаниями.

2191948993

Гексаметилдисилазан HMDS

1 094 ₴/кг
В наличии Только оптом

Как выбрать между органополисилазаном (OPSZ) и неорганическим PHPS для покрытия? OPSZ применяют, когда требуется более толстый (30+ мкм) гибкий слой с гидрофобной поверхностью и умеренными диэлектрическими и барьерными свойствами - для защитных и декоративных покрытий на металлах и керамике. PHPS выбирают там, где критичны максимальная чистота SiO2, тонкий слой (менее 2 мкм), отличная электроизоляция и газобарьер - в микроэлектронике и высокотемпературных барьерных покрытиях.

В чём особенности применения HMDS по сравнению с полисилазанами? HMDS - низкомолекулярный силилирующий агент для модификации поверхностей и функциональных групп: снижение поверхностной энергии, гидрофобизация, дериватизация в аналитической химии и литографии. Полисилазаны - полимерные прекурсоры неорганических или органо-неорганических покрытий. HMDS эффективен в тонких слоях и кратных обработках, но не образует самостоятельных высокотемпературных керамических плёнок в отличие от PHPS и OPSZ.

На что обратить внимание при проектировании покрытий на основе полисилазанов? Определяющими являются выбор растворителя и содержание твёрдого остатка, режим нанесения (распыление, окунание, спин- или щелевое нанесение), скорость испарения, температура и атмосфера отжига, совместимость с подложкой и предыдущими слоями. Необходимо контролировать толщину плёнки относительно порога растрескивания, обеспечивать вентиляцию и пожаровзрывобезопасность, проверять адгезию и стабильность при термоциклировании и воздействии агрессивных сред.

Можно ли комбинировать полисилазаны с органическими смолами и пигментами? Да - в рецептурах покрытий полисилазаны совмещают с пигментами, минеральными наполнителями, органическими смолами и каталитическими добавками. Органические смолы улучшают гибкость и технологичность, каталитические добавки снижают температуру отверждения. При смешении важно проверять химическую совместимость - реакционноспособные Si-N-группы могут взаимодействовать с протонодонорными компонентами (спиртами, водой, аминами) с изменением вязкости и срока жизни системы.