Various methods for the synthesis of inorganic-organic hybrid materials

Summaries

New technologies and the necessity to supply suitable materials for these technologies have inspired a growing interest in novel inorganic-organic hybrid materials with the aim of combining the inherent properties of inorganic materials with those of organic polymers. In this paper, three different ways of synthesing hybrid materials by the sol-gel route are described.

The classical approach comprises the formation of an inorganic network by hydrolysis and the condensation of monomer organo alkoxy compounds with the subsequent cross-linking of incorporated reactive groups (eg by UV-induced polymerisation). For the second method, an organic polymer (eg polyaniline) is formed with silylated aniline monomers in order to connect the polymer to an inorganic backbone by simultaneous polymerisation and sol-gel processing. Finally, the modification of organic polymers (such as polyvinylbutyral or styrene-allyl alcohol copolymers) with suitable organo alkoxy silanes is described which aims to create an inorganic-organic hybrid material by subsequent sol-gel processing.

Résumé

Les nouvelles technologies et le besoin de fournir les matériaux pour ces technologies ont provoqué un intérêt qui va grandissant dans les nouveaux matériaux hybrides organiques-inorganiques, intérêt qui vise la combinaison des propriétés inhérentes des matériaux inorganiques avec celles des polymères organiques. Au cours de cet article trois différentes méthodes de synthétiser des matériaux hybrides par la méthode sol-gel sont décrites. La façon classique d’aborder cette tâche comprend la formation d’un réseau inorganique par le moyen de l’hydrolyse et la condensation de composés monomère organo alkoxy avec les subséquentes liaisons croisées entre les groupes réactifs incorporés (par exemple par la polymérisation UV). La deuxième méthode comprend la formation d’un polymère organique (p.ex. la polyaniline) en présence des monomères aniline silylatée, afin de lier le polymère à une “épine dorsale” inorganique grace à la réalisation simultanée de la polymérisation et du procédé sol-gel. Enfin, il y a une description de la modification de polymères organiques (tels que les copolymères styrène-allyl alcool ou polyvinylbutyral) par des organo alkoxy silanes convenables, modification qui a comme but la création d’un matériau hybride organique-inorganique grace au procédé sol-gel subséquent.

Zusammenfassung

Der technologische Fortschritt und die Nachfrage nach neuen Materialien, die für die neuen Technologien geeignet sind, haben zu steigendem Interesse an neuen anorganisch-organischen Hybridpolymeren geführt, die die Eigenschaften von anorganischen und organischen Materialien miteinander verbinden. In dieser Arbeit werden drei verschiedene Methoden beschrieben, solche Hybridmaterialien mittels der Sol-Gel Methode herzustellen.

Die klassische Route umfasst die Bildung eines anorganischen Netzwerks durch Hydrolyse und Kondensation von monomeren Organoalkoxykomponenten und die nachfolgende Vernetzung von reaktiven Gruppen, z. B. durch UV-aktivierte Polymerisation. Bei der zweiten Methode wird ein organisches Polymer. z. B. Polyanilin, aus silylierten Anilin-Monomeren hergestellt, wobei durch gleichzeitige Polymerisation und Sol-Gel Reaktion die Polymerkomponente an das anorganische Grundgerüst gebunden wird. Bei der dritten Methode werden organische Polymere wie Polyvinylbutyral oder Styrolallylalkoholcopolymere mit geeigneten Organoalkoxysilanen modifiziert. Das Zwischenprodukt läßt sich durch nachtolgendes Sol-Gel Processing in ein organisch-anorganisches Hybridmaterial überführen.