Аналіз старіння текстурованих водовідштовхуючих покриттів під дією ультрафіолетового випромінювання та води

Автор(и)

  • Олексій Володимирович Миронюк Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна http://orcid.org/0000-0003-0499-9491
  • Денис Віталійович Баклан Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-6608-0117

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.263528

Ключові слова:

кут змочування водою, стійкість до ультрафіолету, водовідштовхувальні покриття, супергідрофобність

Анотація

Об'єктом дослідження в роботі є покриття на основі стиролбутилметакрилатного зв’язуючого та модифікованого стеариновою кислотою карбонату кальцію. Існуюча проблема полягає в тому, що стійкість властивостей супергідрофобних покриттів при взаємодії з факторами навколишнього середовища – ультрафіолетовим випромінюванням, водяною парою або динамічною дією води є обмеженою. Встановлення взаємозв'язку між зміною хімічного складу та текстури структурованих водовідштовхувальних поверхонь під дією таких факторів середовища є суттєвим кроком до створення моделі стійкості таких покриттів. Проведена робота направлена на встановлення характеру втрати водовідштовхувальної здатності текстурованих органо-мінеральних покриттів за умов впливу ультрафіолетового випромінювання в діапазоні UV-A та води.

У роботі було проведено випробовування на стійкість до УФ-випромінювання згідно ASTM D 4329. Дослідження текстури поверхні виконано за допомогою електронної мікроскопії. Дослідження зміни хімічного складу виконано за допомогою методу ІЧ-спектроскопії.

В результаті показано, що в умовах впливу УФ-випромінювання найуразливішим компонентом органо-мінеральних покриттів на основі стиролбутилметакрилатного полімеру та модифікованого стеариновою кислотою карбонату кальцію є полімерна матриця, окислення якої призводить до гідрофілізації поверхні. Дія води як у статичному, так і динамічному режимі призводить до втрати верхнього шару формуючих структуру мікрочастинок. Було встановлено, що у поверхневому шарі полімеру при опроміненні ультрафіолетом відбувається формування полярних карбоксильних груп на початкових етапах опромінення, що супроводжується відчутною гідрофілізацією. Виходячи з отриманих результатів, одним із шляхів збільшення стійкості адитивних водовідштовхувальних покриттів до факторів навколишнього середовища може бути використання більш стійких до УФ-випромінювання полімерів. Альтернативним шляхом є застосування оптимізації міжфазного контакту, що забезпечить уповільнення втрати елементів текстури у водному середовищі.

Біографії авторів

Олексій Володимирович Миронюк, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної технології композиційних матеріалів

Денис Віталійович Баклан, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Аспірант

Кафедра хімічної технології композиційних матеріалів

Посилання

  1. Erbil, H. Y. (2020). Practical Applications of Superhydrophobic Materials and Coatings: Problems and Perspectives. Langmuir, 36 (10), 2493–2509. doi: http://doi.org/10.1021/acs.langmuir.9b03908
  2. Wang, N., Tang, L., Tong, W., Xiong, D. (2018). Fabrication of robust and scalable superhydrophobic surfaces and investigation of their anti-icing properties. Materials&Design, 156, 320–328. doi: http://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.06.053
  3. Li, J., Zhou, Y., Wang, W., Xu, C., Ren, L. (2020). Superhydrophobic Copper Surface Textured by Laser for Delayed Icing Phenomenon. Langmuir, 36 (5), 1075–1082. doi: http://doi.org/10.1021/acs.langmuir.9b02273
  4. Darmanin, T., Guittard, F. (2015). Superhydrophobic and superoleophobic properties in nature. Materials Today, 18 (5), 273–285. doi: http://doi.org/10.1016/j.mattod.2015.01.001
  5. Rius-Ayra, O., Castellote-Alvarez, R., Escobar, A. M., Llorca-Isern, N. (2019). Robust and superhydrophobic coating highly resistant to wear and efficient in water/oil separation. Surface and Coatings Technology, 364, 330–340. doi: http://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.01.077
  6. Ellinas, K., Dimitrakellis, P., Sarkiris, P., Gogolides, E. (2021). A Review of Fabrication Methods, Properties and Applications of Superhydrophobic Metals. Processes, 9 (4), 666. doi: http://doi.org/10.3390/pr9040666
  7. Cao, Z., Daly, M., Clémence, L., Geever, L. M., Major, I., Higginbotham, C. L., Devine, D. M. (2016). Chemical surface modification of calcium carbonate particles with stearic acid using different treating methods. Applied Surface Science, 378, 320–329. doi: http://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.03.205
  8. Sakr, A., Naser, A., Abd El-Wahab, H., Abd El-Fattah, M., Mostafa, A. (2018). Preparation and characterization of modified reclaimed asphalt by using styrene – butyl acrylate nanoemulsion copolymer. Egyptian Journal of Chemistry, 61 (2), 280–290. doi: http://doi.org/10.21608/ejchem.2018.2956.1245
  9. Mohamed, O. A., Moustafa, A. B., Mehawed, M. A., El-Sayed, N. H. (2009). Styrene and butyl methacrylate copolymers and their application in leather finishing. Journal of Applied Polymer Science, 111 (3), 1488–1495. doi: http://doi.org/10.1002/app.29022
  10. Chiantore, O., Trossarelli, L., Lazzari, M. (2000). Photooxidative degradation of acrylic and methacrylic polymers. Polymer, 41 (5), 1657–1668. doi: http://doi.org/10.1016/s0032-3861(99)00349-3
  11. Shanti, R., Hadi, A. N., Salim, Y. S., Chee, S. Y., Ramesh, S., Ramesh, K. (2017). Degradation of ultra-high molecular weight poly(methyl methacrylate-co-butyl acrylate-co-acrylic acid) under ultra violet irradiation. RSC Advances, 7 (1), 112–120. doi: http://doi.org/10.1039/c6ra25313j
  12. Myronyuk, O. V., Baklan, D. V. (2021). Determination of stochastic superhydrophobic structures surface energy based on calcium carbonate. Scientific Notes of Taurida National V. I. Vernadsky University. Series: Technical Sciences, 4, 204–209. doi: http://doi.org/10.32838/2663-5941/2021.4/31
  13. West, A. (2018). Experimental Methods to Investigate Self-Assembly at Interfaces. Self-Assembly Processes at Interfaces – Multiscale Phenomena, 131–241. doi: http://doi.org/10.1016/b978-0-12-801970-2.00003-3

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-08-31

Як цитувати

Миронюк, О. В., & Баклан, Д. В. (2022). Аналіз старіння текстурованих водовідштовхуючих покриттів під дією ультрафіолетового випромінювання та води. Technology Audit and Production Reserves, 4(3(66), 12–15. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.263528

Номер

Том 4 № 3(66) (2022): Хімічна інженерія

Розділ

Хіміко-технологічні системи: Звіт про науково-дослідну роботу

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Oleksiy Myronyuk, Denys Baklan

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.