Multilayer silicone films deposited on flat surface and nanoparticles as low glass transition temperature coatings

Polysiloxanes are interesting polymeric materials due to their numerous unique properties. Their biocompatibility, gas permeability and ease of processing make them an ideal candidate for polymer coatings. Thanks to the Si-O-Si bond in the main chain, the flexibility of the chain is ensured and thus the materials exhibit a low glass transition temperature. It is worth mentioning that carbon-based polymer coatings created by the „layer-by-layer” technique most often exhibit high glass transition temperatures, which results in glassy and brittle state of the coatings at room temperature. The use of water-soluble siloxane polyelectrolytes allows for obtaining thin films by LbL technique.The aim of the work was to create thin films by layer-by-layer technique from polysiloxanes and mixed films (polysiloxane with carbon polymer) exhibiting log glass transistion temperature. During work, a polysiloxane-based polyanion was synthesized and thin films were prepared using this polymer. Thickness of the obtained multilayer films reached ca. 30 nm for both polysiloxane films and mixed films. Their topography was visualized by atomic force microscopy. An important point of work was to determine the glass transition temperature of the resulting films. They were found to be 28°C and 29°C for polysiloxane and mixed films, respectively. In addition, attempts were made to deposit polysiloxane-based films on silica nanoparticles.

Polisiloksany są interesującymi materiałami polimerowymi ze względu na liczne unikatowe właściwości. Ich biokompatybilność, przepuszczalność dla gazów i łatwość przetwarzania czynią z nich idealnego kandydata na pokrycia polimerowe. Dzięki wiązaniu Si-O-Si w łańcuchu głównym zapewniona zostaje giętkość łańcucha a co za tym idzie, materiały te wykazują niską temperaturę zeszklenia. Warto nadmienić, że pokrycia polimerowe tworzone za pomocą techniki „warstwa po warstwie” (ang. „layer-by-layer”, LbL) z polimerów o łańcuchach węglowych najczęściej wykazują wysoką temperaturę zeszklenia, co powoduje, że w temperaturze pokojowej są szkliste i kruche. Zastosowanie rozpuszczalnych w wodzie polielektrolitów siloksanowych pozwala na otrzymanie cienkich filmów metodą LbL. Celem pracy było stworzenie cienkich filmów techniką LbL z polisiloksanów oraz filmów mieszanych (polisiloksan z polimerem węglowym) o niskiej temperaturze zeszklenia. W trakcie pracy zsyntetyzowano polianion na bazie polisiloksanu i wytworzono cienkie filmy. Grubość otrzymanych filmów wielowarstwowych zarówno z samych polisiloksanów jak i filmów mieszanych wynosiła ok. 30 nm. Zobrazowano ich topografię za pomocą mikroskopu sił atomowych. Istotnym punktem pracy było wyznaczenie temperatury zeszklenia powstałych filmów. Wynosiły one odpowiednio 28°C i 29°C dla filmów polisiloksanowego i mieszanego. Dodatkowo podjęto próbę odłożenia filmów na bazie polisiloksanów na nanocząstkach krzemionkowych.