Vakuumgedampfte organisch-anorganische Hybridschichten für den UV-Schutz von Bisphenol-A-Polycarbonat

Präfke, Christiane

Polycarbonat (PC) ist aufgrund seiner optischen und mechanischen Eigenschaften in vielen Anwendungsbereichen eine Alternative für herkömmliches Silikatglas. Nachteilig sind jedoch die kratzempfindliche Oberfläche und die Photodegradation bei UV-Bestrahlung. Eine Funktionalisierung der Oberfläche ist daher in vielen Fällen notwendig und die Integration einer UV-Schutzschicht in das Schichtsystem bei Außenanwendungen unumgänglich. Ein großes Potential gegenüber den verbreiteten nasschemisch prozessierten Lacksystemen haben Vakuumbeschichtungen, die jedoch einen ebenfalls unter Vakuumbedingungen abscheidbaren UV-Schutz benötigen. Die Herstellung von vakuumgedampften UV-Schutzschichten für PC unter Verwendung organischer UV-Absorber (UVA) war Thema der vorliegenden Arbeit. Aus der Vielzahl organischer UVA wurden die protischen Verbindungen Tinuvin 360 (Benzotriazol) und Tinuvin 1577 (Hydroxyphenyltriazin) sowie die aprotische Verbindung semaSORB 20163 (Cyanoacrylat) ausgewählt und hinsichtlich ihrer Verdampfbarkeit in einem PVD-Prozess untersucht. Der Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Integration dieser UVA in eine anorganische Matrix durch Koverdampfung. Die resultierenden organisch-anorganischen Hybridschichten wurden hinsichtlich ihrer Morphologie, Schichtstruktur und optischen Eigenschaften charakterisiert. In einem Modell wurde beschrieben, wie die organischen Verbindungen mit einer SiO2-Matrix über Wasserstoffbrückenbindungen wechselwirken und wie dies den Energieumwandlungsmechanismus der UVA und damit den UV-Schutz beeinflusst. Die Verbindung Tinuvin 1577 ist dabei weniger anfällig für diese Wechselwirkungen als Tinuvin 360 und semaSORB 20163 und zeigt daher die beste UV-Schutzwirkung. Dies wurde an siliziumdioxidbasierten Hybridschichten auf PC durch künstliche UV-Bestrahlungsversuche nachgewiesen.

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Präfke, Christiane: Vakuumgedampfte organisch-anorganische Hybridschichten für den UV-Schutz von Bisphenol-A-Polycarbonat. 2013.

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