ゾル-ゲル法による高分子フィルムへの無機-有機複合体薄膜のコーティング

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ゾル-ゲル法は、各種基板に酸化物薄膜をコーティングする非常に有効な手段であるが、コーティングを行う基板としては、ガラス、セラミックス金属など高温での熱処理に耐えられるものが使われてきており、高分子フィルムのような耐熱性の小さい基板への無機膜のコーティングの研究はほとんど行われていない。本研究ではゾル-ゲル法によって、透明高分子フィルムであるナイロン-6フィルムに柔軟性のある無機-有機複合体薄膜をコーティングすることによって、高分子および無機膜両方の特性を兼ね備えた新しい材料を開発することを目的として行ったものである。得られた成果を以下に示す。1.ビニルトリエトキシシランを原料とし、ビニル基をAIBNを開始剤としてアルゴン雰囲気下でラジカル重合させることによって、無機-有機複合体の前駆体である、ポリビニルトリエトキシシラン(PVTES)が合成できることがわかった。2.PVTESもしくはPVTES-Si(OC_2H_5)_4系を出発原料として加水分解重縮合させた溶液をコーティング溶液とすることによってナイロン-6基板およびPET基板に均一なクラックのない無機-有機複合体薄膜を形成することができた。3.得られた無機-有機複合体薄膜の鉛筆硬度測定をおこなったところ、PVTES-Si(OC_2H_5)_4系、およびPVTES単成分いずれの系においても150℃の熱処理によって9Hの硬度を示し、耐摩耗性に優れていることがわかった。また、ダイナミック硬度測定では、出発原料中のSi(OC_2H_5)_4の割合が増加するにつれて膜の微小硬度は増大した。4.原子間力顕微鏡観察により、この無機-有機複合体薄膜の表面は1nm以下の凹凸しか存在しない極めて平滑な表面を持つことがわかった。