silanointi

Silanointi on pintakäsittelymenetelmä, jossa orgaanisia silaaniyhdisteitä käytetään kiinnittämään ja funktionalisoimaan epäorgaanisia pintoja, kuten piidioksidi-, lasi- sekä keraamisia alustoja. Silaanit voivat muodostaa kovalenttisia Si–O–P, Si–O–Si tai siloksanisia sidoksia alustan hydroxyliryhmien kanssa, jolloin syntyy ohut, funktionaalinen kerros, joka voi toimia adapterina seuraaville kemiallisille tai mekaanisille kiinnityksille.

Prosessi alkaa pinnan puhdistuksesta ja aktivoinnista, tyypillisesti hydroksyyttämisestä, jolloin pinta saa Si–OH-ryhmiä. Sen jälkeen käytetään hydrolysoituneita silaaniyhdisteitä, jotka rakentuvat alustalle ja mahdollisesti toissijaisiin silanointi- ja kondensaatioreaktioihin. Silaanien muodot voivat olla liuos- tai höyryvaiheisia; reaktiot tapahtuvat yleensä kosteudessa kontrolloidusti, jotta syntyvät Si–O–Si-sidokset ja mahdolliset organofunktionaaliset ryhmät (esimerkiksi amino-, epoksi-, karboksylaatti- tai thiol- ryhmät) ovat oikein esillä pinnalla.

Sovellukset ovat laajat ja kattavat adheesioiden parantamisen, pinnan muokkaamisen sekä funktionalisoinnin sekä elektroniikassa, biolukemistossa, mikrofluidiikassa että lasi- ja piipinpinnoissa. Organosilaanit voivat tarjota erilaisia ominaisuuksia: lisäämään vedenkestävyyttä, muokkaamaan pinnan kemiallista reaktiivisuutta tai tarjoamaan kantaa myöhemmille kemiallisille modifikaatioille. Yleisimmät silaanit ovat amino-, glycidyli- tai metoksi-/etyloyrysilaanit, kuten APTES tai GPTMS, joilla voidaan saavuttaa erilaisia funktionalisointeja.

Haittapuolena voi olla epätoivottu monikerroksisuus, epätasainen kattavuus tai materiaalin herkkyys kosteudelle ja hydrolyysille. Siksi prosessia säädetään huolellisesti suhteessa kosteuteen, pH:iin ja pinta-anatomiaan. Mittauksissa käytetään usein pintatutkimuksia kuten kontaktin kulmakeskekuvia, XPS:a tai FTIR:ää.