Силазани та полісилазани

Силазани - органокремнієві сполуки зі зв'язками Si-N, а полісилазани (PSZ) - полімери з атомами кремнію й азоту, що чергуються вздовж основного ланцюга (-Si-N-Si-N-). Циклічні та лінійні структури загального вигляду [R₂Si-NR]_n поділяються на два класи: за всіх R = H це пергідрополісилазан (PHPS) формули [H₂Si-NH]_n, а за наявності вуглеводневих груп - органополісилазан (OPSZ). На молекулярному рівні PSZ ізоелектронні полісилоксанам [R₂Si-O]_n, проте зв'язок Si-N задає іншу реакційну здатність і вищу термостабільність. Ключовий низькомолекулярний представник - гексаметилдисилазан (HMDS, CAS №999-97-3).

Асортимент об'єднує чотири функціональні підгрупи:

Низькомолекулярні силазани (HMDS та аналоги) служать універсальними силілювальними агентами для дериватизації спиртів, кислот, амінів, амідів і меркаптанів, гідрофобізаторами та промоторами адгезії мінеральних поверхонь, а також основою фотолітографічних процесів у напівпровідниковій промисловості;
Органополісилазани (IOTA OPSZ, серії OPSZ-1033, OPSZ-1085, OPSZ-1500 Rapid, OPSZ-1800) - Si-N-H-полімери з вуглецевими замісниками, які після затвердіння утворюють шари SiO₂ із залишковим вуглецем завтовшки 30+ мкм, що поєднують гнучкість, гідрофобність і бар'єрні властивості;
Пергідрополісилазани (IOTA PHPS, типи PHPS-2200, PHPS-2400, PHPS-2800) - неорганічні полісилазани без органічних замісників, що формують практично чисті склокерамічні шари SiO₂ завтовшки менше 2 мкм з високою діелектричною міцністю, газобар'єром і гідрофільною поверхнею;
Модифікувальні добавки (ADD-5500 та аналоги) - композиції з твердими частинками для налаштування механічних і трибологічних характеристик покриттів на основі PSZ.

Застосування розподіляється за кількома галузями:

Обробка поверхні - силілювання та гідрофобізація мінеральних підкладок силазанами (HMDS), що знижують поверхневу енергію;
Мікроелектроніка - діелектричні та пасивувальні шари високої чистоти SiO₂ з газобар'єром, де затребувані неорганічні PHPS;
Транспорт і авіація - високотемпературні корозійностійкі покриття деталей, що працюють за термоциклування та в агресивних середовищах;
Будівництво - антивандальні та адгезійні покриття для бетону, каменю й металоконструкцій з водовідштовхуванням і стійкістю до забруднень.

Властивості покриттів на основі OPSZ і PHPS досягають олівцевої твердості до 9H (ASTM D3363) і термостійкості до 800°C на повітрі, а високотемпературний піроліз 700-1200°C дає SiCN- чи SiO₂-кераміку для жорсткіших умов.

Під час вибору враховують цільову функцію (силілювання, промотор адгезії, зв'язувальна речовина для кераміки), тип підкладки й умови затвердіння. Для OPSZ визначальними стають в'язкість, частка твердого залишку, товщина до порогу розтріскування і гідрофобність, а для PHPS - чистота SiO₂ та газобар'єрні властивості. Вибір системи й режимів підтверджують за TDS і лабораторними випробуваннями.

2191948993

Гексаметилдисилазан HMDS

1 089 ₴/кг
В наявності Тільки оптом

Як обрати між органополісилазаном (OPSZ) і неорганічним PHPS для покриття? OPSZ застосовують, коли потрібний товстіший (30+ мкм) гнучкий шар із гідрофобною поверхнею та помірними діелектричними й бар'єрними властивостями - для захисно-декоративних покриттів на металах і кераміці. PHPS обирають там, де критичні максимальна чистота SiO2, тонкий шар (менше 2 мкм), відмінна електроізоляція і газобар'єр - у мікроелектроніці та високотемпературних бар'єрних покриттях.

Чим застосування HMDS відрізняється від використання полісилазанів? HMDS - низькомолекулярний силілювальний агент для модифікації поверхонь і функціональних груп: зменшення поверхневої енергії, гідрофобізація, дериватизація в аналітичній хімії та літографії. Полісилазани - полімерні прекурсори неорганічних або органо-неорганічних покриттів. HMDS ефективний у тонких шарах і при багаторазових обробках, але не формує самостійних високотемпературних керамічних плівок на відміну від PHPS і OPSZ.

На що звернути увагу під час проєктування покриттів на основі полісилазанів? Визначальними є вибір розчинника та вміст твердого залишку, режим нанесення (розпилення, занурення, спін- або щілинне нанесення), швидкість випаровування, температура й атмосфера відпалу, сумісність з підкладкою та попередніми шарами. Необхідно контролювати товщину плівки відносно порогу розтріскування, забезпечувати вентиляцію і вибухопожежну безпеку, перевіряти адгезію й стабільність під час термоциклування та дії агресивних середовищ.

Чи можна комбінувати полісилазани з органічними смолами і пігментами? Так - у рецептурах покриттів полісилазани поєднують з пігментами, мінеральними наповнювачами, органічними смолами й каталітичними добавками. Органічні смоли покращують гнучкість і технологічність, каталітичні добавки знижують температуру затвердіння. При змішуванні важливо перевіряти хімічну сумісність - реакційноздатні Si-N-групи можуть взаємодіяти з протонодонорними компонентами (спиртами, водою, амінами) зі зміною в'язкості й часу життя системи.