Page 115 - 《精细化工》2022年第1期

第 1 期 张 策，等: 有机桥连聚倍半硅氧烷光学防潮涂层的制备 ·105·

1 2
( ) 
DC / %  A T  A T   2 A T （3）
( )
3 1 3 3
29
其中：A(T 1 )、A(T 2 )和 A(T 3 )分别为 SiMASNMR 谱
图中 T 1 、T 2 和 T 3 的积分峰面积百分比（即各部分的
面积占总峰值面积的百分比），为 10%、53%和 37%。
通过计算得出，老化时间为 30 h 溶胶所镀涂层的缩
聚度为 76%。
2.3 涂层的微观结构
涂层的微观形貌对其应用性能有重要影响，因
此对老化不同时间溶胶沉积在硅片上所制备涂层的
表面形貌及以老化时间 30 h 涂层的厚度进行了
SEM 分析，并以老化时间 30 h 为例对所制备的涂层
进行了化学元素分析。

图 4a 为涂层的断面 SEM 图，可以看出涂层厚 图 4 涂层断面的 SEM 图（a），胶体老化不同时间所制
度约为 1.3 µm。图 4b~f 为胶体老化不同时间所制备 备涂层的表面形貌图（b—10 h；c—20 h；d—30 h；
涂层的表面形貌图。可以看出，在溶胶老化时间为 e—35 h；f—40 h)和 EDS 元素分布图：Si（g）、C
10 h 时，涂层在基底分布不均匀而形成深色凹坑， （h）、O（i）和 S（j）
这是因为，在 10 h 时溶胶水解-缩聚程度较低，所形 Fig. 4 SEM image of coating thickness (a), surface
morphology of the coatings prepared by colloid
成的网络结构不够致密。溶胶老化时间为 20、30 和
aging at different times (b—10 h; c—20 h; d—30 h;
35 h 时，涂层表面平整光滑，均匀致密。到溶胶老 e—35 h; f—40 h) and EDS elemental mapping
化时间为 40 h 时，涂层表面出现了明显的褶皱，说 images: Si (g), C (h), O (i) and S (j)
明溶胶接近于凝胶状态，所镀涂层不够平整光滑，
2.4 涂层的热稳定性
可能会影响它的水蒸气透过率。图 4d 右上角插图为
图 5 是老化时间为 30 h 溶胶所制备的涂层在
该溶胶在室温下自发形成的无支撑薄膜，说明该溶
N 2 氛围下的 TG 图。可以看出，其热解过程分为 3
胶成膜性优异。从图 4 g~j 可以看出，涂层表面由
Si、C、O、S 4 种元素组成且 4 种元素在膜层中均 个阶段：第 1 阶段在 25~350 ℃间有少量失重，主
要归因于涂层体系中溶剂的挥发；第 2 阶段在 350~
匀分布，说明涂层在基底上分布均匀，进一步表明
650 ℃间失重 46%，这是因为，在较高温度下桥连
溶胶具有良好的成膜性。
有机结构发生热分解；第 3 阶段在 650~800 ℃间几乎
没有热损失。涂层在 N 2 氛围下的 T 5% 和 T 10% 对应的
温度分别为 350 和 373 ℃，与文献报道的硅氧烷杂化
材料 [20] 相当，比聚合物 [21-22] 和多面体倍半硅氧烷 [23]
热稳定性好，说明该凝胶具有优异的热稳定性。

图 5 N 2 氛围下涂层的 TGA 曲线
Fig. 5 TGA curve of the coating under N 2 atmosphere

2.5 涂层的附着力和硬度
涂层附着力越好，其耐摩擦性能越优异且使用
寿命越长。将老化 30 h 的溶胶沉积在载玻片上，在