Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISCZur Realisierung immer komplexerer Anforderungen sind in der Werkstoffentwicklung funktionalisierbare, mit großem Variationspotential ausgestattete und einfach herstellbare multifunktionelle Silane ein unverzichtbares chemisches Gestaltungselement.
Der Werkstoffentwickler hat die Möglichkeit, die anorganische und die organische Vernetzungsdichte sowie weitere Funktionalitäten in weiten Grenzen zu variieren, um damit die resultierenden Materialkenndaten wie Elastizitätsmodul, thermischer Ausdehnungskoeffizient, Festigkeit, Haftung, Brechungsindex an die gestellten Anforderungen anzupassen.
Ausgehend von kommerziell erhältlichen Precursoren gelingt auf einfachem Weg eine Synthese der unterschiedlichsten Silantypen, wie z.B.
- Oligo-(Meth)acrylat-Alkoxysilane
- Oligo-Norbornen-Alkoxysilane
- Carboxylfunktionalisierte Oligo-(Meth)acrylat-Alkoxysilane
- Spiroorthoester-Alkoxysilane
Potentielle Anwendungen
- Precursoren für den Sol-Gel-Prozess (z. B. Herstellung lösungsmittelfreier Reaktivharze)
- Haftvermittler
- Funktionalisierung von Grenz- bzw. Oberfläche
Die Variabilität ist bereits molekular angelegt. Drei variable Struktursegmente in einem Molekül dienen als Ausgangspunkt für die Materialentwicklung.
Anorganisch kondensierbares Segment
Hydrolysier- und kondensierbarer Molekülteil, variabel in der Anzahl der Alkoxygruppen ~Si(OR)xRy' zum Aufbau eines anorganischen Si-O-Si-Netzwerks bzw. zur Ankopplung an unterschiedliche anorganische Oberflächen
Verbindungssegment
In Länge, Struktur, Zusammensetzung und Funktionalität variables Verbindungssegment, wie z. B.
~~NHC(O)O~~
~~S~~
~~R(CO2H)~~
~~CnH2n~~
Organisch polymerisierbares bzw. polyaddierbares Segment
Variabel in Struktur, Zusammensetzung und Anzahl der reaktiven Gruppen zum Aufbau eines zusätzlichen organischen polymeren Netzwerks bzw. zur Ankopplung an unterschiedliche organische Oberflächen.
~(-O2CCH=CH2)n
~(-O2CC(CH3)=CH2)n
~(Norbornyl)n
~Spiroorthoester