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"10.29235/1561-8331-2025-61-2-105-117vestich-949Research ArticleКОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯCOLLOIDAL CHEMISTRYФункционализация минеральных порошков путем конденсации реагентов с низкой поверхностной энергией из паровой фазыFunctionalization of mineral powders by condensation of reagents with low surface energy from the vapor phaseКошеварВ. Д.KoshevarV. D.

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

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Vasily D. Koshevar – D. Sc. (Cemistry), Professor, Head of the laboratory, Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Science of Belarus.

9/1, Surganov Str., Minsk, 220072

koshevar@igic.bas-net.byШкадрецоваВ. Г.ShkadretsovaV. G.

Шкадрецова Валентина Георгиевна – старший научный сотрудник.

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Valentina G. Shkadretsova – Senior Researcher, Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus.

9/1, Surganov Str., Minsk, 220072

shgv@igic.bas-net.byКажуроИ. П.KazhuroI. P.

Кажуро Ирина Павловна – кандидат химических наук, старший научный сотрудник.

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Irina P. Kazhuro – Ph. D. (Cemistry), Senior Researcher, Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus.

9/1, Surganov Str., Minsk, 220072

kair_770@mail.ruПисьменскаяА. Г.PismenskayaA. G.

Письменская Александра Сергеевна – научный сотрудник.

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Alexandra S. Pismenskaya – Research, Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus.

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

as.pismenskaya@mail.ruИнститут общей и неорганической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus202529052025612105117Copyright © Кошевар В.Д., Шкадрецова В.Г., Кажуро И.П., Письменская А.Г., 20252025Кошевар В.Д., Шкадрецова В.Г., Кажуро И.П., Письменская А.Г.Koshevar V.D., Shkadretsova V.G., Kazhuro I.P., Pismenskaya A.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/949

Исследованы условия и разработаны методические приемы функционализации микро-, нанопорошков аэросила, диоксида титана и кизельгура, основанные на конденсации из паровой фазы агентов с низкой поверхностной энергией (тетраэтокисилан и стеариновая кислота) с целью придания им фобно/фильных свойств как одного из требований для создания материалов или покрытий с объемной супергидрофобностью. С применением ИК-спектроскопии, дериватографии, сканирующей электронной микроскопии и дзето-метрии исследованы механизм взаимодействия гидрофобных агентов с поверхностью указанных порошков и изменение их свойств в результате гидрофобизации. Суспензии функционализированных порошков во фторированном лаке использованы для гидрофобизации различных субстратов: стекла, алюминия, стали, тканей и бумаг. Наиболее высокое значение краевого угла смачивания водой (170°) было достигнуто для покрытий по алюминию, полученных с использованием композиции, содержащей функционализированный аэросил. Получены супергидрофобные покрытия на поверхности стали и стекле с краевым углом смачивания в диапазоне 150–165° и углом скатывания менее 10°, бумаги и ткани с объемной гидрофобностью (150–170°), сохраняющие это свойство в нормальных условиях эксплуатации не менее шести месяцев и при повышенной относительной влажности (более 80 %) не менее одного месяца.

Conditions have been investigated and methodical techniques have been developed for functionalization of micro-, nanopowders of aerosil, titanium dioxide and diatomaceous earth based on vapor phase condensation of agents with low surface energy (tetraethoxysilane and stearic acid) in order to give them phobno/philic properties, as one of the requirements for creating materials or coatings with bulk superhydrophobicity Using IR spectroscopy, derivatography, scanning electron microscopy and x-metry, the mechanism of interaction of hydrophobic agents with the surface of the above powders and changes in their properties were investigated as a result of hydrophobization. Suspensions of functionalized powders in fluorinated lacquer were used for hydrophobization of various substrates: glass, aluminum, steel, fabrics and papers). The highest value of the marginal angle of wetting with water (170°) was achieved for coatings on aluminum obtained using a composition containing functionalized aerosil. Superhydrophobic coatings on the surface of steel, aluminum and glass with a marginal wetting angle in the range of 150–170° and a rolling angle of less than 10°, paper and fabric with volumetric hydrophobicity (150–170°) were obtained, retaining this property under normal operating conditions for at least 6 months and at elevated relative humidity (more than 80 %) for at least 1 month.

функционализациягидрофобные свойствааэросилдиоксид титанакизельгуртетраэтоксисиланконденсацияморфологиякраевой угол смачиванияfunctionalizationhydrophobic propertiesaerosiltitanium dioxidediatomaceous earthtetraethoxysilanecondensationmorphologywetting edge angleReferencesSuper-liquid-repellent surfaces prepared by colloidal silica nanoparticles covered with fluoroalkyl groups / M. Hikita, K. Tanaka, T. Nakamura [et al.] // Langmuir. – 2005. – Vol. 21, № 16. – P. 7299–7302. https://doi.org/10.1021/la050901rHikita M., Tanaka K., Nakamura T., Kajiyama T., Takahara A. Super-Liquid-Repellent Surfaces Prepared by Colloidal Silica Nanoparticles Covered with Fluoroalkyl Groups. Langmuir, 2005, vol. 21, no. 16, pp. 7299–7302. https://doi.org/10.1021/la050901rEngineered organic/inorganic hybrids for superhydrophobic coatings by wet and vapour procedures / G. Soliveri, D. Meroni, G. Cappelletti [et al.] // Journal of Materials Science. – 2014. – Vol. 49. – P. 2734–2744. https://doi.org/10.1007/s10853-013-7976-3Soliveri 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. https://doi.org/10.1007/s10853-013-7976-3Transparent superhydrophobic films based on silica nanoparticles / J. Bravo, L. Zhai, Z. Wu [et al.] // Langmuir. – 2007. – Vol. 23, № 13. – P. 7293–7298. https://doi.org/10.1021/la070159qBravo J., Zhai L., Wu Z., Cohen R. E., Rubner M. F. Transparent superhydrophobic films based on silica nanoparticles. Langmuir, 2007, vol. 23, no. 13, pp. 7293–7298. https://doi.org/10.1021/la070159qQing, Y.-Q. Facile approach in fabricating hybrid superhydrophobic fluorinated polymethylhydrosiloxane/TiO2 nanocomposite coatings / Y.-Q. Qing, C.-N. Yang, Y. Shang [et al.] // Colloid and Polymer Science. – 2015. – Vol. 293, № 6. – P. 1809–1816. https://doi.org/10.1007/s00396-015-3570-3Qing Y.-Q., Yang C.-N., Shang Y., Sun Y.-Z., Liu C.-S. Facile approach in fabricating hybrid superhydrophobic fluorinated polymethylhydrosiloxane/TiO2 nanocomposite coatings. Colloid and Polymer Science, 2015, vol. 293, no. 6, pp. 1809–1816. https://doi.org/10.1007/s00396-015-3570-3Смачивание изотропных микротекстур, сформированных на поверхности стекла и алюминия / В. Д. Кошевар,И. П. Кажуро, В. Г. Шкадрецова, А. С. Письменская // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя хімічных навук. – 2019. – Т. 55, № 3. – С. 309–317. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2019-55-3-309-317Koshevar V. D., Kazhuro I. P., Shkadretsova V. G., Pismenskaya A. S. Wetting of isotropic mickrotextures formed on the surface of glass and aluminium. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya 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/10.29235/1561-8331-2019-55-3-309-317Фридрихсберг, Д. А. Курс коллоидной химии / Д. А. Фридрихсберг. – Ленинград: Химия, 1984. – 508 с.Friedrichsberg D. A. Course of colloidal chemistry. Leningrad, Khimiya 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. – № 5. – URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11681 (дата обращения: 02.09.2024)Bekov U. S., Rakhimov F. F. Spectral analysis of phenol formal degid-based siliconyurganic Compounds. Universum: khimiya i biologiya, 2021, no. 5. Available at: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11681 (accessed 2 September 2024) (in Russian).

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