vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2024-60-2-136-144vestich-880Research ArticleКОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯCOLLOIDAL CHEMISTRYФункционализация порошков аэросила, диоксида титана и кизельгура методом смачивания агентом с низкой поверхностной энергией и исследование их свойствFunctionalization of aerosil, titanium dioxide and diatomaceous earth powders by wetting with a low surface energy agent, and study of their propertiesПисьменскаяА. С.PismenskayaА. S.

Письменская Александра Сергеевна – научный сотрудник

220072, Минск, ул. Сурганова, 9/1

Pismenskaya Alexandra S. – Research

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

as.pismenskaya@mail.ruКошеварВ. Д.KoshevarV. D.

Кошевар Василий Дмитриевич – доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией

220072, Минск, ул. Сурганова, 9/1

Koshevar Vasily D. – D. Sc. (Chemistry), Professor, Head of the Laboratory

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

koshevar@igic.bas-net.byКажуроИ. П.KajuroI. Р.

Кажура Ирина Павловна – кандидат химических наук, старший научный сотрудник

220072, Минск, ул. Сурганова, 9/1

Kajura Irina P. – Ph. D. (Chemistry), Senior Researcher

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

kair_770@mail.ruШкадрецоваВ. Г.ShkadretsovaV. G.

Шкадрецова Валентина Георгиевна – старший научный сотрудник

220072, Минск, ул. Сурганова, 9/1

Shkadretsova Valentina G. – Senior Researcher

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

shgv@igic.bas-net.byИнститут общей и неорганической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus202424052024602136144Copyright © Письменская А.С., Кошевар В.Д., Кажуро И.П., Шкадрецова В.Г., 20242024Письменская А.С., Кошевар В.Д., Кажуро И.П., Шкадрецова В.Г.Pismenskaya А.S., Koshevar V.D., Kajuro I.Р., Shkadretsova V.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/880

Исследованы условия функционализации микро-, нанопорошков аэросила, диоксида титана и кизельгура путем смачивания их жидким гидрофобизирующим агентом (тетраэтоксисилан) и придания им фобно/ фильных свойств. С применением ИК-спектроскопии, дериватографии, сканирующей электронной микроскопии и ξ-метрии исследован механизм взаимодействия тетраэтоксисилана с поверхностью указанных порошков и их морфология. Для всех модифицированных таким образом порошков характерно негомогенное распределение частиц с различными уровнями агрегации: преимущественно микрометрическая популяция частиц (кизельгур), образование микрометрического размера в сочетании с нанокластерами (аэросил, диоксид титана). Разбавленные суспензии функционализированных порошков во фторированном лаке были использованы для гидрофобизации поверхностей стекла, алюминия и стали. Наиболее высокое значение краевого угла смачивания водой (156о ) наблюдалось для покрытий по алюминию, полученных с использованием композиции, содержащей функционализированный аэросил.

The conditions for functionalization of micro- and nanopowders of aerosil, titanium dioxide and diatomaceous earth by wetting them with a liquid hydrophobic agent (tetraethoxysilane) and giving them fobno/philic properties are investigated. Using infrared spectroscopy, derivatography, scanning electron microscopy, and ξ-metry, the mechanism of tetraethoxysilane interaction with the surface of these powders and their morphology were studied. All powders thus modified are characterized by a non-homogeneous distribution of particles with different aggregation levels: predominantly micrometer-sized particle population (diatomaceous earth), micrometer-sized formation combined with nanoclusters (aerosil, titanium dioxide). Diluted suspensions of functionalized powders in fluorinated varnish were used for hydrophobization of glass, aluminum, and steel surfaces. The highest value of the water wetting edge angle (156°) was observed for aluminum coatings obtained using a composition containing functionalized aerosil.

функционализациягидрофобные свойствааэросилдиоксид титанакизельгуртетраэтоксисилансмачиваниеморфологиякраевой угол смачиванияfunctionalizationhydrophobic propertiesaerosiltitanium dioxidediatomaceous earthtetraethoxysilanewettingmorphologyedge wetting angleРабота выполнена при финансовой поддержке БРФФИ (проект № Х22-018. № государственной регистрации 20221090).The work was carried out with the financial support of the Belarusian Republican Foundation for Basic Research (project № X22-018, grant № 20221090).ReferencesSuperliquid-repellent surfaces prepared by colloidal silica nanoparticles covered with fluoroalkyl groups / M. Hikita [et al.] // Langmuir. – 2005. – Vol. 21, № 16. – P. 7299. https://doi.org/10.1021/la05090rHikita M., Tanaka K., Nakamura T., Kajiyama T., Takahara A. Superliquid-repellent surfaces prepared by colloidal silica nanoparticles covered with fluoroalkyl groups. Langmuir, 2005, vol. 21, no. 16, p. 7299. https://doi.org/10.1021/la05090rEngineered organic/inorganic hybrids for superhydrophobic coatings by wet and vapour procedures / G. Soliveri [et al.] // J. Mater. Sci. – 2014. – Vol. 49. – P. 2734–2744.Soliveri G., Meroni D., Cappelletti G., Annunziata R., Aina V., Cerrato G., Ardizzone I. Engineered organic/inorganic hybrids for superhydrophobic coatings by wet and vapor procedures. Journal of Materials Science, 2014, vol. 49, pp. 2734–2744.Transparent superhydrophobic films based on silica nanoparticles / J. Bravo [et al.] // Langmuir. – 2007. – Vol. 23, № 13. – P. 7293–7298.Bravo J., Zhai L., Wu Z., Cohen R., Rubner M. Transparent superhydrophobic films based on silica nanoparticles. Langmuir, 2007, vol. 23, no. 13, pp. 7293–7298.Qing1, Yong-Quan. Facile approach in fabricating hybrid superhydrophobic fluorinated polymethylhydrosiloxane/TiO2 nanocomposite coatings / Yong-Quan Qing1, Chuan-Ning Yang1, Yan Shang // Colloid. Polym. Sci. – 2015. – Vol. 293. – P. 1809–1816, https://doi.org/10.1007/s00396-015-3570-3Yong-Quan Qing1 & Chuan-Ning Yang1 & Yan Shang. Facile approach in fabricating hybrid superhydrophobic fluorinated polymethylhydrosiloxane/TiO2 nanocomposite coatings. Colloid and Polymer Science, 2015, vol. 293, pp. 1809–1816. https://doi.org/10.1007/s00396-015-3570-3Superhydrophobic powder coatings: pat. US 20140094540 / J. T. Simpson. – Publ. date 03.04.2014.Simpson J. T. Superhydrophobic powder coatings. US Patent 20140094540 (filed Sebtemder 28. 2012, pub Apr 3, 2014 ORNL).Фридрихсберг, Д. А. Курс коллоидной химии / Д. А. Фридрихсберг. – Л.: Химия, 1984. – 508 с.Friedrichsberg D. A. A course in colloidal chemistry. Leningrad: Chemistry Publ., 1984. 508 p. (in Russian).Беков, У. С. Спектральный анализ кремнийорганических соединений на основе фенола / У. С. Беков, Ф. Ф. Рахимов // Universum: химия и биология. – 2021. – Т. 83, № 5. – С. 27–30.Bekov U. S., Rakhimov F. F. Spectral analysis of organosilicon compounds based on phenol. Universum: khimiya i biologiya = Universum: chimistry and biology, 2021, vol. 83, no. 5, pp. 27–30 (in Russian).Смачивание изотропных микротекстур, сформированных на поверхности стекла и алюминия / В. Д. Кошевар [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. – 2019. – Т. 55, № 3. – С. 309–317. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2019-55-3-309-317Koshevar V. D., Kajuro I. P., Shkadretsova V. G., Pismenskaya A. S. Wetting of isotropic microtextures formed on the surface of glass and aluminum. Vestsi Natsyianal’nai akademii navuk Belarusi. Seryia khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2019, vol. 55, no. 3, pp. 309–317 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2019-55-3-309-317

The authors declare that there are no conflicts of interest present.