Функционализация минеральных порошков путем конденсации реагентов с низкой поверхностной энергией из паровой фазы

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.

1. Super-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/la050901r

2. Engineered 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/s10853-013-7976-3

3. Transparent 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/la070159q

4. Qing, 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/s00396-015-3570-3

5. Смачивание 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/10.29235/1561-8331-2019-55-3-309-317

6. Фридрихсберг, Д. А. Курс коллоидной химии / Д. А. Фридрихсберг. – Ленинград: Химия, 1984. – 508 с.

7. 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)