Исследование свойств супергидрофобных покрытий на основе ПДМС и MQ-смолы на текстурированных поверхностях

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследованы покрытия на основе полидиметилсилоксанового каучука (ПДМС), сшитого MQ-смолой при разном ее содержании. Соотношение ПДМС : MQ-смола составляло 2 : 1, 1 : 1 и 2 : 1. Показано, что нанесение методом спин-коaтинга или дип-коaтинга гидрофобной композиции состава ПДМС : MQ = 1 : 1, не содержащей фторированных групп, на предварительно текстурированную поверхность позволяет получить супергидрофобные покрытия. Покрытия характеризуются экстремально высокими углами смачивания (170°) и углами скатывания не более 4°. Анализ изменения угла смачивания, поверхностного натяжения, контактного диаметра и объема капли воды, длительное время находящейся в контакте с покрытием, свидетельствует о высокой гидролитической стойкости полученных покрытий.

Об авторах

Н. Денман

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Email: o_serenko@ineos.ac.ru
Россия, 119071, Москва, Ленинский просп., 31, корп. 4

А. М. Емельяненко

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Email: o_serenko@ineos.ac.ru
Россия, 119071, Москва, Ленинский просп., 31, корп. 4

О. А. Серенко

Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН

Email: o_serenko@ineos.ac.ru
Россия, 119991, Москва, ул. Вавилова, 28, стр. 1

Л. Б. Бойнович

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: o_serenko@ineos.ac.ru
Россия, 119071, Москва, Ленинский просп., 31, корп. 4

Список литературы

  1. Boinovich L.B., Emelyanenko A.M. Hydrophobic materials and coatings: principles of design, properties and applications // Russ. Chem. Rev. 2008. V. 77. № 7. P. 583–600. https://doi.org/10.1070/RC2008v077n07ABEH003775
  2. Zhang P., Lv F.Y. A review of the recent advances in superhydrophobic surfaces and the emerging energy-related applications // Energy. 2015. V. 82. № 15. P. 1068–1087. https://doi.org/10.1016/j.energy.2015.01.061
  3. Emelyanenko A.M. Superhydrophobic materials and coatings. From basic researches to practical applications // Colloid J. 2022. V. 84. № 4. P. 375–379. https://doi.org/10.1134/S1061933X22040032
  4. Sotoudeh F., Mousavi S.M., Karimi N., Lee B.J., Abolfazli-Esfahani J., Manshadi M. K.D. Natural and synthetic superhydrophobic surfaces: A review of the fundamentals, structures, and applications // Alex. Eng. J. 2023. V. 68. № 1. P. 587–609. https://doi.org/10.1016/j.aej.2023.01.058
  5. Khan M.Z., Militky J., Petru M., Tomkova B., Ali A., Toren E., Perveen S. Recent advances in superhydrophobic surfaces for practical applications: A review // Eur. Polym. J. 2022. V. 178. № 5. P. 111481. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2022.111481
  6. Liu H., Liu D., Li P., Niu H., Jin H. Effect of superhydrophobic surface on the surface trap distribution of silicone rubber composites // Mater. Lett. 2023. V. 347. № 15. P. 134588. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2023.134588
  7. Li A., Wei Z., Zhang F., He Q. A high reliability super hydrophobic silicone rubber // Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2023. V. 671. № 20. P. 131639. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2023.131639
  8. Leao A.G., Soares B.G., Silva A.A., Pereira E.C.L., Souto L.F.C., Ribeiro A.C. Transparent and superhydrophobic room temperature vulcanized (RTV) polysiloxane coatings loaded with different hydrophobic silica nanoparticles with self-cleaning characteristics // Surf. Coat. Technol. 2023. V. 462. № 15. P. 129479. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2023.129479
  9. Eduok U., Faye O., Szpunar J. Recent developments and applications of protective silicone coatings: A review of PDMS functional materials // Prog. Org. Coat. 2017. V. 111. P. 124–163. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2017.05.012
  10. Cao C., Ge M., Huang J. et al. Robust fluorine-free superhydrophobic PDMS-ormosil@fabrics for highly effective self-cleaning and efficient oil-water separation // J. Mater. Chem. A. 2016. V.4. № 31. P. 12179–12187. https://doi.org/10.1039/C6TA04420D
  11. Chen D., Chen F., Hu X., Zhang H., Yin X., Zhou Y. Thermal stability, mechanical and optical properties of novel addition cured PDMS composites with nano-silica sol and MQ silicone resin // Compos. Sci. Technol. 2015. V. 117. P. 307–314. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2015.07.003
  12. Kishi H., Nakamura T., Hagiwara S., Urahama Y. Thermo-reversible phase structures of lightly cross-linked PDMS/MQ silicone polymer blends // Polymer. 2020. V. 200. P. 122574. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2020.122574
  13. Ji J., Ge X., Pang X., Liu R., Wen S., Sun J., Liang W., Ge J., Chen X. Synthesis and characterization of room temperature vulcanized silicone rubber using methoxyl-capped MQ silicone resin as self-reinforced cross-linker // Polymers. 2019. V. 11. № 7. P. 1142. https://doi.org/10.3390/polym11071142
  14. Robeyns C., Picard L., Ganachaud F. Synthesis, characterization and modification of silicone resins: An “augmented review” // Prog. Org. Coat. 2018. V. 125. P. 287–315. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.03.025
  15. Meshkov I.B., Kalinina A.A., Gorodov V.V., Bakirov A.V., Krasheninnikov S.V., Chvalun S.N., Muzafarov A.M. New principles of polymer composite preparation. MQ copolymers as an active molecular filler for polydimethylsiloxane rubbers // Polymers. 2021. V. 13. № 17. P. 2848. https://doi.org/10.3390/polym13172848
  16. Bakirov A.V., Krasheninnikov S.V., Shcherbina M.A., Meshkov I.B., Kalinina A.A., Gorodov V.V., Tatarinova E.A., Muzafarov A.M., Chvalun S.N. True molecular composites: Unusual structure and properties of PDMS-MQ resin blends // Polymers. 2023. V.15. № 1. P. 48. https://doi.org/10.3390/polym15010048
  17. Tatarinova E., Vasilenko N., Muzafarov A. Synthesis and properties of MQ copolymers: Current state of knowledge // Molecules. 2017. V. 22. № 10. P. 1768. https://doi.org/10.3390/molecules22101768
  18. Meshkov I.B., Kalinina A.A., Kazakova V.V., Demchenko A.I. Densely cross-linked polysiloxane nanogels // INEOS Open. 2020. V. 3. № 4. P. 118–132. https://doi.org/10.32931/io2022r
  19. Flagg D.H., McCarthy T.J. Rediscovering silicones: MQ copolymers // Macromolecules. 2016. V. 49. № 22. P. 8581–8592. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.6b01852
  20. Sataeva N.E., Boinovich L.B., Emelyanenko K.A., Domantovsky A.G., Emelyanenko A.M. Laser-assisted processing of aluminum alloy for the fabrication of superhydrophobic coatings withstanding multiple degradation factors // Surf. Coat. Technol. 2020. Vol. 397. P. 125993. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125993
  21. Boinovich L.B., Emelyanenko A.M., Emelyanenko K.A., Modin E.B. Modus operandi of protective and anti-icing mechanisms underlying the design of longstanding outdoor icephobic coatings // ACS Nano. 2019. V. 13. № 4. P. 4335–4346. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b09549
  22. Emelyanenko A.M., Boinovich L.B. The use of digital processing of video images for determining parameters of sessile and pendant droplets // Colloid J. 2001. V. 63. № 2. P. 159–172. https://doi.org/10.1023/A:1016621621673

Дополнительные файлы


© Н. Денман, А.М. Емельяненко, О.А. Серенко, Л.Б. Бойнович, 2023