THE USE OF HYDROPHOBIZED PERLITE AS THE BASE LAYER OF SUPERHYDROPHOBIC COATINGS
ВИКОРИСТАННЯ ГІДРОФОБІЗОВАНОГО ПЕРЛІТУ ЯК БАЗОВОГО ШАРУ СУПЕРГІДРОФОБНИХ ПОКРИТТІВ
Сторінки: 247-250. Номер: №6, 2021 (303) 
Автори:
OLEKSIY MYRONYUK
National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”
http://orcid.org/0000-0003-0499-9491
DENYS BAKLAN
National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”
http://orcid.org/0000-0002-6608-0117
ZILONG JIA
National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”
https://orcid.org/0000-0002-7136-6830
МИРОНЮК О. В., БАКЛАН Д. В., ЦЗИЛУН ЦЗЯ
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2021-303-6-247-250
Рецензія/Peer review : 04.12.2021 р.
Надрукована/Printed : 30.12.2021 р.
Анотація мовою оригіналу
The development of superhydrophobic materials technology is limited due to low mechanical stability of coatings, complexity of scaling and relatively high cost. One possible way to solve this problem is to use technologies that are used for conventional coatings, such as creating a surface texture by using functionalized fillers. The article considers an example of a method of obtaining such coatings by mechanical grinding of foamed perlite. The geometry of crushed perlite particles, the shape and particle size distribution of their fragments formed during grinding were characterized in the work. An effective surface modifier has been selected to provide superhydrophobic properties and the possibility of forming coatings based on these materials has been established. The structure and water-repellent properties were also characterized. As a result, it is shown that the use of crushed material with hollow particles on the example of expanded perlite after chemical surface treatment is a possible way to obtain coatings with high water-repellent properties. The created systems have a stochastic structure and relatively high values of the wetting angle – up to 140°. The properties of crushed perlite particles were determined – the average particle size is 15 μm, the shape of the fragment and the possibility of modification using siloxane processing agents. In particular, it has been shown that the use of polymethylhydrosiloxane for modification provides its chemical binding on the surface of perlite. The layer of treated particles has a marginal wetting angle of up to 150° and a rolling angle of less than 4°. These particles were successfully bonded with a styrene-acrylic polymer matrix, which led to the formation of coatings with high hydrophobicity at filler levels above 50 wt. %.
Keywords: perlite, superhydrophobic, contact angle, water repellent coatings, organo-mineral composite.
Розширена анотація англійською мовою
Розвиток технології супергідрофобних матеріалів обмежено через низьку механічну стійкість покриттів, складність масштабування та відносно високу вартість. Один із можливих шляхів вирішення цієї проблеми – застосування технологій, які використовуються для звичайних покриттів, наприклад створення текстури поверхні за рахунок введення функціоналізованих наповнювачів. У статті було розглянуто приклад способу отримання таких покриттів шляхом механічного подрібнення спіненого перліту. У роботі було охарактеризовано геометрію спучених частинок перліту, форму та гранулометричний склад їх уламків, що утворилися у процесі подрібнення. Підібрано ефективний модифікатор поверхні для забезпечення супергідрофобних властивостей та встановлена можливість формування покриттів на основі цих матеріалів. Також було охарактеризовано структуру та водовідштовхувальні властивості. В результаті показано, що використання подрібненого матеріалу з порожнистими частинками на прикладі спученого перліту після хімічної обробки поверхні є можливим способом отримання покриттів з високими водовідштовхувальними властивостями. Створені системи мають стохастичну структуру та відносно високі значення крайового кута змочування – до 140°. Були визначені властивості подрібнених частинок перліту – середній розмір частинок складає 15 мкм, форма осколка та можливість модифікації за допомогою агентів обробки силоксану. Зокрема, було показано, що використання поліметилгідросилоксану для модифікації забезпечує його хімічне зв’язування на поверхні перліту. Шар оброблених частинок має значення крайового кута змочування до 150° та кута кочення – менше 4°. Ці частинки були успішно пов’язані стирол-акриловою полімерною матрицею, що призвело до утворення покриттів з високою гідрофобністю при рівнях наповнювача вище 50 мас. %.
Ключові слова: перліт, супергідрофобний, кут змочування, водовідштовхуючі покриття, органомінеральний композит.
References
Kota, Kwon G., Tuteja A. (2014). The design and applications of superomniphobic surfaces. NPG Asia Materials. № 6. P. 109.
- Yildirim Erbil H. (2020). Practical Applications of Superhydrophobic Materials and Coatings: Problems and Perspectives. № 36. P. 2493–2509.
- Raks V., Myronyuk O., Prydatko A. (2016). Large-Scale Solution for Superhydrophobic Surfaces. Nanophysics, Nanophotonics, Surface Studies, and Applications. Chapter: Chapter 21. Large-Scale Solution for Superhydrophobic Surfaces. 247–259.
- Cecilia J. A., Autie-Pérez M. A., Labadie-Suarez J. M. et al. Volcanic Glass and its Uses as Adsorbent. Geological and Geophysical Setting, Theoretical Aspects and Numerical Modeling, Applications to Industry and Their Impact on the Human Health. 2018.
- Gürsoy M., Karaman M. (2016). Hydrophobic coating of expanded perlite particles by plasma polymerization. Chemical Engineering Journal. №284. P. 343–
- Myronyuk О., Baklan D., Novoseltsev A. (2021). Evaluation of the surface energy of solids using two-component mixtures of test liquids. Herald of Khmelnytskyi National University. Issue 297. P. 81–86.
- Bugaev K. O., Zelenina A. A., Volodin V. A. (2012). Vibrational Spectroscopy of Chemical Species in Silicon and Silicon-Rich Nitride Thin Films. International Journal of Spectroscopy. № 2012. P. 5.
- Manjenčić Darko, Seitsonen Jani, Radusin Tanja et al. (2020). Influence of nanofillers on the properties of siloxane elastomers. Hemijska industrija. №74. P. 133–146.
