Fig. 2 FT-IR spectra of amino nano

Fig. 2 FT-IR spectra of amino nano silica particle, PFPE-NS (1) and (2). (a) amino nano silica particle; (b) PFPE-NS (1); (c) PFPE-NS (2)
positive results of ninhydrin test. The appearance of characteristic absorption bands of C=O (1700 cm-1) and C–F (1240 cm-1) for the PFPE-modified silica particles illustrated that the AF-PFPE has reacted with the amino groups of nano-silica (Fig. 2b, c). The much weaker absorption peak intensity of C=O (1700 cm-1) of PFPE-NS (1) than that of PFPE-NS (2) suggests that less AF-PFPE has reacted with amino nano-silica when the reaction time was only 2 h.
The surface chemical composition of PFPE-NS (2)
was analyzed by XPS analysis. As shown in Fig. 3a, Si 2s, Si 2p, C 1s, N 1s, O 1s, F 1s peaks were detected at around 150, 100, 285, 400, 535, and 690 eV, respectively. The C1s XPS high-resolution spectrum with five subpeaks stands for five kinds of carbon bonds, shown in Fig. 3b. The bands at 293.4, 292.0, 291.4, 288.7, 286.5, and 285.0 eV are attributed to –CF3, –CF2, –CF, N–C=O, C–O, and C–C, respectively [17, 22, 23].
The XPS quantification in atomic concentration has been carried out taking into account the individual peak areas and the corresponding atomic sensitivity factors (ASF). The relative atomic concentration of i element (Ci) can be calculated using the equation:
Ci ¼ PIi=ASFi ð1Þ
Ij ASFj
j
The ASF values provided here for Si 2p, C 1s, N 1s, O 1s, and F 1s are 0.29, 0.25, 0.42, 0.66, and 1.00, respectively. The calculated atom concentrations of F and C in the outermost surface are 35.77 and 15.14%, respectively. The atomic ratio of F/C is 2.36 which is significantly higher than the corresponding bulk atomic ratio (F/C, 1.4) of PFPE-NS (2), indicating a strong surface
Fig. 3 XPS spectra of the coating surface of PFPE-NS (2)
enrichment of fluorine. Furthermore, the atomic ratio of F/C (2.36) more than 2 means the CF3 side groups are mainly oriented to the surface.
Surface morphology
The SEM images of PFPE-NS (1 and 2) are shown in Fig. 4. As can be seen from Fig. 4a, the average diameter of the PFPE-NS (1) is about 100 nm, which is coincident with the data in Fig. 1. It can be found that the small silica nanoparticles were coagulated to form micro-nanoscale binary structure (MNBS) when the reaction time of modification is 12 h (Fig. 4b).
As shown in Fig. 5b, the AFM images of PFPE-NS (2) coating also indicates that the MNBS was formed when the reaction time was 12 h. The surface of each micro-scale or sub-micro-scale protuberance is embedded with hundreds of nano-scale particles. While PFPE-NS (1) coating has only nano-structure as shown in Fig. 5a. This result suggests that the fluorinating reaction time plays a significant role in the formation of MNBS. The silica in the
Fig. 4 SEM images of the coating surfaces and photos of water drops on the corresponding samples, a PFPENS (1), b PFPE-NS (2); Photos of n-tetradecane drops on the coating surfaces, c PFPE-NS (1), d PFPE-NS (2)
Fig. 5 AFM images of the coating surfaces of PFPE-NS (1 and 2)
nano-range has a tendency to undergo coagulation to form large micron-sized aggregates in the reaction system. It is probably that the coagulation of nano-silica caused the formation of micro-scale or sub-micro-scale protuberances when the reaction time is enough.
It is reported that even a material with the lowest surface energy (6.7 mJ/m2 for a surface with regularly aligned closest-hexagonal-packed –CF3 groups) gives a water contact angle of only around 120[24]. Yarosh et al. [25] synthesized similar organofluorosilicon compounds according to Scheme 2.

Scheme 2 Synthesis of organofluorosilicon
When the compound was used to treat specimens of construction materials, the WCA was only 130, which did not achieve the superhydrophobic effect due to the lack of roughness. So a proper surface roughness is necessary for achieving higher hydrophobicity. In our work, the introduction of the MNBS resulted in the WCA as 151.4and WCA hysteresis as only 2.9. Furthermore, the tetradecane and dodecane contact angle achieved to 132.2and 113.9, respectively, which were much higher than
90.
Surface wetting property
The water and oil contact angles and their hysteresis are listed in Table 1. Compared with PFPE-NS (1) coating, PFPE-NS (2) has much better water and oil repellency. The measured roughness factor of PFPE-NS (2) by AFM analysis is 2.5, while that of PFPE-NS (1) is only 2.2. The higher roughness is an important factor to achieve the superhydrophobicity and oleophobicity. Qu et al. [26] also obtained the superhydrophobic hybrid film surfaces based on silica and fluoropolymer. They compared the surface morphologies, roughness, and the wettability of the film surfaces containing different structural silica particles and their experimental data showed that the roughness factor of a superhydrophobic coating should be higher than 2.4, which is similar to our result.
The photos of water and oil drops on PFPE-NS (1) and PFPE-NS (2) surfaces are shown in Fig. 4, as seen in the inset of images a, b, and c, d. PFPE-NS (2) achieved not only superhydrophobicity but also highly oleophobicity.
For the MNBS coating, air can be trapped in pore or nanogaps on pore walls at the films. In this case, Cassie presented a model to describe the wettability as following [27]:
cosh¼ f1 coshf2 ð2Þ
where f is the ratio of the actual interface area to the projected area and the subscripts 1 and 2 represent the solid/liquid and air/liquid interface, respectively. The value of f2 increases with the roughness of the interface. The h* is the apparent contact angle for the rough surface, and h is the intrinsic contact angle for a flat surface. Note that f1 = 1 - f2, thus Eq. 2 can be rewritten as follows:
cosh¼ coshf2ð1 þ coshÞ ð3Þ
According to Eq. 3, when h is fixed, the value of h* increases with f2, that is to say, the value of h* increases with the roughness also. The experimental result of the qualitative relationship between CA and the roughness of PFPE-NS coating is in accordance with the theoretical result from Eq. 3.
According to the analyses of the morphology and chemical composition of the coating surface, more AF-PFPE were grafted onto the nano-silica particles and more micro- or submicro-scale structure were formed with the increase of the reaction time, which further resulted in the superhydrophobicity and high oleophobicity of PFPENS (2). It should be pointed out that only one size of particles was applied in this work, and furthermore, both the formation of the MNBS and the modification with the low free energy compound were achieved simultaneously.
Thermal stabilities of the amino functional and PFPEmodified nano-silicas
The TG curves of the PFPE-NS (2) are shown in Fig. 6. Thermal weight losses at different temperatures obtained by using NETZSCH Proteus Thermal Analysis software are summarized in Table 2.
Thermal weight loss below 100 C represents the desorption of free water or small molecules. As seen in Table 2, the weight loss of the PFPE-modified nano-silica at 100 C is less than the amino functional one. The main thermal weight loss of both samples occurred in the range
from 200 to 600 C. The total weight loss of the PFPEmodified nano-silica coating is less than 30% even after heating to 800 C. The decomposition onset temperature of the amino functional silica is 294.9 C, while the PFPEmodified one is 241.7 C. Although the decomposition onset temperature of the PFPE-NS (2) is decreased slightly for the introduction of imide group, it is still higher than 200 C, which implies that PFPE-NS (2) is suitable for the common application such as construction coating and textile finishing

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Fig. 2 FT-IR แรมสเป็คตราของอนุภาคนาโนอะมิโนซิลิก้า PFPE NS (1) และ (2) (ก) อนุภาคนาโนอะมิโนซิลิก้า (ข) PFPE-NS (1); (c) PFPE-NS (2)
ผลบวกของ ninhydrin ทดสอบ ลักษณะที่ปรากฏของแถบดูดซึมลักษณะของ C = O (1700 ซม.-1) และ C-F (1240 cm-1) สำหรับอนุภาคซิลิกา PFPE แก้ไขแสดงว่า AF-PFPE มีปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับกลุ่มอะมิโนของนาโนซิลิก้า (Fig. 2b, c) มากแข็งแกร่งดูดซึมสูงสุดความเข้มของ C = O (1700 ซม.-1) ของ PFPE-NS (1) มากกว่าของ PFPE NS (2) แนะนำว่า AF-PFPE น้อยมีปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับนาโนซิลิกาอะมิโนเมื่อเวลาตอบสนอง เพียง 2 h.
องค์ประกอบทางเคมีพื้นผิวของ PFPE-NS (2)
ถูกวิเคราะห์ โดยวิเคราะห์ XPS ตามที่แสดงใน Fig. 3a, Si 2s, Si 2p, C 1s, N 1s, O 1s พีคส์ F 1s พบที่ประมาณ 150, 100, 285, 400, 535 และ 690 eV ตามลำดับ สเปกตรัมละเอียด C1s XPS ด้วยห้า subpeaks ห้าชนิดคาร์บอนพันธบัตร Fig. 3b แสดงถึง วง ที่ 293.4, 292.0, 291.4, 288.7, 286.5, 285.0 eV มาจาก – CF3, – CF2, – CF, N-C = O, C-O และ C – C ตามลำดับ [17, 22, 23] .
นับ XPS ในความเข้มข้นอะตอมมีการดำเนินการพิจารณาพื้นที่แต่ละช่วงและปัจจัยความไวอะตอมที่สอดคล้องกัน (ASF) ความเข้มข้นอะตอมสัมพัทธ์ของผม องค์ประกอบ (Ci) สามารถคำนวณได้โดยใช้สมการ:
PIi Ci ¼ = ASFi ð1Þ
ij แค ASFj
j
ASF ค่าได้ที่นี่สำหรับ Si 2p, C 1s, N 1s, O 1s และ F 1s เป็น 0.29, 0.25, 0.42, 0.66 และ 1.00 ตามลำดับ ความเข้มข้นอะตอมคำนวณที่ F และ C ที่ในผิวชั้นนอกสุดมี 35.77 และ 15.14% ตามลำดับ อัตราส่วนอะตอมของ F/C เป็น 2.36 ซึ่งสูงมากกว่าที่เกี่ยวข้องจำนวนมากอะตอมอัตราส่วน (F/C, 1.4) ของ PFPE-NS (2), แสดงพื้นผิวแข็งแรง
แรมสเป็คตรา Fig. 3 XPS ของผิวเคลือบ PFPE-NS (2)
ของฟลูออรีน นอกจากนี้ อัตราส่วนอะตอมของ F/C (2.36) มากกว่า 2 หมายถึง กลุ่มด้าน CF3 ส่วนใหญ่มุ่งเน้นให้ผิว
ผิวสัณฐานวิทยา
SEM รูปของ PFPE-NS (1 และ 2) จะแสดงใน Fig. 4 สามารถดูได้จาก Fig. 4a เส้นผ่าศูนย์กลางเฉลี่ยของการ PFPE-NS (1) เป็นประมาณ 100 nm ซึ่งตรงกับข้อมูลใน Fig. 1 สามารถพบที่เก็บกักก้าเล็กได้ coagulated แบบฟอร์ม nanoscale ไมโครไบนารีโครงสร้าง (MNBS) เมื่อเวลาปฏิกิริยาที่แก้ไข 12 h (Fig. 4b) .
แสดงใน Fig. 5b ภาพ AFM ของ PFPE-NS (2) เคลือบยังบ่งชี้ว่า MNBS ที่ก่อตั้งขึ้นเมื่อเวลาปฏิกิริยา 12 h พื้นผิวของแต่ละปุ่มในของไมโครสเกล หรือ sub-micro-สเกลถูกฝัง มีหลายร้อยของอนุภาคนาโนสเกล ในขณะที่ PFPE-NS (1) เคลือบมีนาโนเพียงโครงสร้างดังที่แสดงใน Fig. ของ 5a ผลลัพธ์นี้แนะนำว่า เวลาปฏิกิริยา fluorinating มีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของ MNBS ซิลิก้าในการ
ฟิก ภาพที่ 4 SEM ของผิวเคลือบและภาพถ่ายของหยดน้ำบนตัวอย่างที่สอดคล้องกัน การ PFPENS (1), b (2); PFPE-NS ภาพถ่ายของ n-tetradecane หยดน้ำบนพื้นผิวเคลือบ c PFPE-NS (1), d (2) PFPE-NS
Fig. 5 AFM รูปของผิวเคลือบของ PFPE-NS (1 และ 2)
ช่วงนาโนมีแนวโน้มที่จะรับการแข็งตัวของเลือดเพื่อเพิ่มขนาดไมครอนขนาดใหญ่แบบฟอร์มในระบบปฏิกิริยา ก็คงว่า เฟนของนาโนซิลิกาเกิดการก่อตัวของไมโครสเกล หรือ sub-micro-มาตรา protuberances เมื่อเวลาปฏิกิริยาพอ
ที่รายงานที่แม้แต่วัสดุกับพลังงานผิวต่ำ (6.7 mJ/m2 สำหรับพื้นผิวด้วยประจำชิดใกล้หกเหลี่ยมบรรจุกลุ่ม CF3) ให้ติดต่อเป็นน้ำมุมเพียงประมาณ 120 [24] Yarosh et al [25] สังเคราะห์สารประกอบที่คล้ายกัน organofluorosilicon ตามแผน 2.

สังเคราะห์ 2 โครงร่างของ organofluorosilicon
เมื่อสารประกอบที่ใช้ในการรักษาไว้เป็นตัวอย่างของวัสดุก่อสร้าง WCA ที่มีราคาเพียง 130 ที่ไม่บรรลุผลเนื่องจากการขาดของความหยาบ superhydrophobic ดังนั้นความเรียบผิวที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับบรรลุสูง hydrophobicity ในการทำงานของเรา แนะนำ MNBS ผลใน WCA ที่เป็น 151.4and สัมผัส WCA เป็น 2.9 เท่านั้น นอกจากนี้ tetradecane และ dodecane ติดต่อรับการ 132.2and มุม 113.9 ตามลำดับ ซึ่งมีสูงกว่า
90.
ภาวะแห่งการเปียกผิว
น้ำและน้ำมันติดต่อมุม และสัมผัสการแสดงไว้ในตารางที่ 1 เมื่อเทียบกับที่เคลือบ PFPE-NS (1) PFPE-NS (2) มีมากดีกว่าน้ำและน้ำมัน repellency ตัววัดความหยาบของ PFPE-NS (2) โดยวิเคราะห์ AFM คือ 2.5 ในขณะที่ PFPE-NS (1) 2.2 เท่านั้น ความหยาบสูงเป็นปัจจัยสำคัญเพื่อให้ superhydrophobicity และ oleophobicity Al. ร้อยเอ็ดโต๊ะ [26] นอกจากนี้ยังรับพื้นผิวฟิล์ม superhydrophobic ผสมซิลิก้าและ fluoropolymer พวกเขาเปรียบเทียบ morphologies ผิว ความหยาบ และความสามารถเปียกได้ฟิล์มจัดการอนุภาคซิลิกาโครงสร้างต่าง ๆ ที่มีข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่า ปัจจัยความหยาบของเคลือบ superhydrophobic ควรสูงกว่า 2.4 ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับผลของเรา
ภาพของน้ำและน้ำมันหยดบน PFPE NS (1) และ PFPE-NS (2) พื้นผิวจะถูกแสดงใน Fig. 4, เห็นในแทรกภาพ a, b และ c, d. PFPE-NS (2) ประสบความสำเร็จไม่เพียงแต่ superhydrophobicity แต่ยังสูง oleophobicity.
สำหรับเคลือบ MNBS อากาศสามารถจะติดอยู่ในรูขุมขน หรือ nanogaps บนผนังที่ภาพยนตร์ที่รูขุมขน ในกรณีนี้ ผู้นำเสนอแบบจำลองเพื่ออธิบายความสามารถเปียกได้เป็นดังต่อไปนี้ [27]:
cosh¼ f1 coshf2 ð2Þ
ที่ f เป็นอัตราส่วนของพื้นที่จริงอินเทอร์เฟซไปยังพื้นที่ที่คาดการณ์ และตัวห้อย 1 และ 2 แสดงส่วนติดต่ออากาศ/ของเหลวและของแข็ง/ของเหลว ตามลำดับ เพิ่มค่าของ f2 กับความหยาบของอินเตอร์เฟซ H * มุมติดต่อชัดเจนสำหรับพื้นผิวหยาบ และ h มุมติดต่อ intrinsic ในผิว หมายเหตุที่ f1 = f2, Eq. ดัง - 1 สามารถจิต 2 เป็นดังนี้:
þ cosh¼ coshf2ð1 coshÞ ð3Þ
ตาม Eq. 3 เมื่อ h เป็นแบบคงที่ ค่า h * เพิ่มกับ f2 กล่าวคือ ค่าของ h เพิ่ม มีความหยาบที่ยังได้ ผลการทดลองความสัมพันธ์เชิงคุณภาพระหว่าง CA และความหยาบของเคลือบ PFPE NS เป็นไปตามทฤษฎีผล Eq. 3.
ตามการวิเคราะห์ของสัณฐานวิทยาการและองค์ประกอบทางเคมีของผิวเคลือบ AF-PFPE เพิ่มเติมได้ grafted บนอนุภาคนาโนซิลิกา และโครงสร้างไมโคร - หรือ submicro-ขนาดเพิ่มเติมได้ที่เกิดขึ้นกับการเพิ่มขึ้นของเวลาปฏิกิริยา ซึ่งมีผลเพิ่มเติม ใน superhydrophobicity และ oleophobicity สูงของ PFPENS (2) มันควรจะชี้ให้เห็นที่ เดียวขนาดของอนุภาคที่ใช้ในงานนี้ และนอกจากนี้ ทั้งการก่อตัวของ MNBS และการเปลี่ยนแปลงกับฟรีพลังงานต่ำผสมสำเร็จพร้อมกัน
ร้อนหงิม ๆ อะมิโนทำงานและ PFPEmodified นาโน silicas
TG เส้นโค้งของการ PFPE-NS (2) จะแสดงใน Fig. 6 ขาดทุนน้ำหนักความร้อนที่อุณหภูมิต่าง ๆ ได้ โดยใช้ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์ความร้อน NETZSCH Proteus ได้สรุปไว้ในตารางที่ 2.
ร้อนน้ำหนักต่ำกว่า 100 C แทน desorption ของน้ำโมเลกุลเล็ก ดังที่เห็นในตารางที่ 2 การสูญเสียน้ำหนักของการปรับเปลี่ยน PFPE นาโนซิลิก้าที่ 100 C มีค่าน้อยกว่าหนึ่งฟังก์ชันอะมิโน การสูญเสียน้ำหนักความร้อนหลักทั้งสองอย่างเกิดขึ้นในช่วง
จาก 200 ถึง 600 เซลเซียส น้ำหนักรวมของเคลือบนาโนซิลิกา PFPEmodified ไม่น้อยกว่า 30% แม้หลังจากที่ความร้อน 800 ซี อุณหภูมิเริ่มแยกส่วนประกอบของซิลิกาที่ทำงานอะมิโนคือ 294.9 C ในขณะ PFPEmodified หนึ่งคือ 241.7 C. ถึงแม้ว่าอุณหภูมิเริ่มแยกส่วนประกอบของการ PFPE-NS (2) จะลดลงเล็กน้อยสำหรับการแนะนำของกลุ่ม imide ก็ยังสูงกว่า 200 C ซึ่งหมายความว่า เหมาะสำหรับโปรแกรมประยุกต์ทั่วไปเช่นเคลือบก่อสร้างและเสร็จสิ้นสิ่งทอ PFPE-NS (2)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

มะเดื่อ 2 สเปกตรัม FT-IR ของอะมิโนนาโนซิลิกาอนุภาค PFPE-NS (1) และ (2) (ก) ซิลิกาอนุภาคนาโนอะมิโน (ข) PFPE-NS (1); (c) PFPE-NS (2)
ผลบวกของการทดสอบ ninhydrin ลักษณะของแถบการดูดกลืนลักษณะของ C = O (1700 ซม. -1) และ C-F (1,240 ซม. -1) สำหรับอนุภาคซิลิกา PFPE แก้ไขแสดงว่า AF-PFPE มีปฏิกิริยากับกลุ่มอะมิโนของนาโนซิลิกา ( มะเดื่อ. 2b, ค) ความเข้มสูงสุดในการดูดซึมลดลงมากของ C = O (1,700 ซม. -1) ของ PFPE-NS (1) กว่า PFPE-NS (2) แสดงให้เห็นว่าน้อย AF-PFPE มีปฏิกิริยากับอะมิโนนาโนซิลิกาเมื่อเวลาปฏิกิริยาคือ เพียง 2 ชั่วโมง
องค์ประกอบทางเคมีพื้นผิวของ PFPE-NS (2)
ได้รับการวิเคราะห์โดยการวิเคราะห์ XPS ดังแสดงในรูปที่ 3a, ศรี 2s, ศรี 2p, 1s C, เอ็น 1s, 1s O, F 1s ยอดเขาถูกตรวจพบในรอบ 150, 100, 285, 400, 535, และ 690 eV ตามลำดับ C1s XPS สเปกตรัมความละเอียดสูงกับห้า subpeaks ย่อมาจากห้าชนิดของพันธบัตรคาร์บอนแสดงในรูปที่ 3b วงที่ 293.4, 292.0, 291.4, 288.7, 286.5, 285.0 eV และจะมีการบันทึกการ CF3, CF2-,-CF, n-C = O, C-O, และ C-C ตามลำดับ [17, 22, 23 ]
XPS ปริมาณความเข้มข้นของอะตอมได้รับการดำเนินการโดยคำนึงถึงพื้นที่ที่สูงสุดของบุคคลและสอดคล้องกับปัจจัยความไวของอะตอม (ASF) ความเข้มข้นของอะตอมญาติขององค์ประกอบ i (Ci) สามารถคำนวณโดยใช้สมการ
Ci ¼ PII = ASFI ð1Þ
Ij ASFj
เจ
ASF ค่าให้เข้ากับศรี 2p, 1s C, เอ็น 1s, 1s O และ 1s F เป็น 0.29, 0.25, 0.42, 0.66, และ 1.00 ตามลำดับ ความเข้มข้นของอะตอมการคำนวณของ F และ C ในพื้นผิวชั้นนอกสุดเป็น 35.77 และ 15.14% ตามลำดับ อัตราส่วนอะตอมของ F / C คือ 2.36 ซึ่งสูงกว่าอัตราส่วนที่สอดคล้องอะตอมเป็นกลุ่มอย่างมีนัยสำคัญ (F / C 1.4) ของ PFPE-NS (2) แสดงให้เห็นพื้นผิวที่แข็งแกร่ง
รูป 3 สเปกตรัม XPS ของพื้นผิวเคลือบของ PFPE-NS (2)
เพิ่มคุณค่าของฟลูออรีน นอกจากนี้อัตราส่วนอะตอมของ F / C (2.36) มากกว่า 2 หมายถึงด้านกลุ่ม CF3 จะเน้นส่วนใหญ่จะผิว
สัณฐานพื้นผิว
ของภาพ SEM PFPE-NS (1 และ 2) จะแสดงในรูปที่ 4. ในฐานะที่สามารถเห็นได้จากรูปที่ 4a, เส้นผ่าศูนย์กลางเฉลี่ยของ PFPE-NS (1) ประมาณ 100 นาโนเมตรซึ่งเป็นเหมือนกันกับข้อมูลในรูปที่ 1. มันสามารถพบว่าอนุภาคนาโนซิลิกาขนาดเล็กได้รับการแข็งตัวในรูปแบบโครงสร้างไบนารีไมโครนาโน (MNBS) เมื่อเวลาปฏิกิริยาของการปรับเปลี่ยนเป็น 12 ชั่วโมง (รูปที่ 4b)
ดังแสดงในรูปที่ 5b, ภาพ AFM ของ PFPE-NS (2) การเคลือบยังระบุว่า MNBS ที่ถูกสร้างขึ้นเมื่อเวลาปฏิกิริยา 12 ชั่วโมง พื้นผิวของแต่ละไมโครขนาดย่อยหรือไมโครขนาดโหนกถูกฝังอยู่กับหลายร้อยของอนุภาคระดับนาโน ในขณะที่ PFPE-NS (1) การเคลือบนาโนมีเพียงโครงสร้างดังแสดงในรูป 5a ผลที่ได้นี้แสดงให้เห็นว่าเวลาปฏิกิริยา fluorinating มีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของ MNBS ซิลิกาใน
รูปที่ 4 ภาพ SEM ของพื้นผิวเคลือบและรูปถ่ายของหยดน้ำในตัวอย่างที่สอดคล้องกัน PFPENS (1) ข PFPE-NS (2); รูปภาพของ n-tetradecane หยดบนพื้นผิวเคลือบค PFPE-NS (1), D-NS PFPE (2)
รูปที่ 5 ภาพ AFM ของพื้นผิวเคลือบ PFPE-NS (1 และ 2)
ช่วงนาโนมีแนวโน้มที่จะได้รับการแข็งตัวในรูปแบบมวลรวมไมครอนขนาดใหญ่ในระบบของการเกิดปฏิกิริยา มันอาจจะเป็นที่การแข็งตัวของนาโนซิลิกาที่เกิดจากการก่อตัวของไมโครขนาดย่อยหรือไมโครขนาดนูนเมื่อเวลาปฏิกิริยาก็พอ
มีรายงานว่าแม้วัสดุที่มีพื้นผิวที่ใช้พลังงานต่ำสุด (6.7 mJ/m2 สำหรับ พื้นผิวที่มีความสอดคล้องใกล้เคียงที่สุดอย่างสม่ำเสมอหกเหลี่ยมบรรจุ-CF3 กลุ่ม) ให้มุมสัมผัสน้ำเพียงประมาณ 120 [24] Yarosh ตอัล [25] สังเคราะห์สารประกอบที่คล้ายกัน organofluorosilicon ตามโครงการ 2 โครงการ 2 การสังเคราะห์ organofluorosilicon เมื่อสารประกอบที่ใช้ในการรักษาตัวอย่างวัสดุก่อสร้าง WCA เป็นเพียง 130 ซึ่งไม่ได้บรรลุผล superhydrophobic เนื่องจากขาดความหยาบ ดังนั้นพื้นผิวที่ขรุขระที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการบรรลุชอบน้ำที่สูงขึ้น ในการทำงานของเราแนะนำของ MNBS ผล WCA เป็น 151.4and WCA hysteresis เป็นเพียง 2.9 นอกจาก tetradecane และมุมสัมผัส dodecane ประสบความสำเร็จในการ 132.2and 113.9 ตามลำดับซึ่งสูงกว่า90 พื้นผิวเปียกสถานที่ให้บริการน้ำและน้ำมันมุมติดต่อและ hysteresis ของพวกเขามีการระบุไว้ในตารางที่ 1. เมื่อเทียบกับ PFPE-NS (1) การเคลือบ , PFPE-NS (2) มีน้ำและน้ำมัน repellency ดีมาก ปัจจัยขรุขระวัด PFPE-NS (2) โดยการวิเคราะห์ AFM คือ 2.5 ในขณะที่ PFPE-NS (1) มีเพียง 2.2 ความหยาบที่สูงขึ้นเป็นปัจจัยสำคัญที่จะบรรลุ superhydrophobicity และ oleophobicity คูเอตอัล [26] นอกจากนี้ยังได้รับ superhydrophobic พื้นผิวฟิล์มไฮบริดอยู่บนพื้นฐานของซิลิกาและ fluoropolymer พวกเขาเมื่อเทียบกับรูปร่างลักษณะพื้นผิวขรุขระและเปียกพื้นผิวฟิล์มที่มีอนุภาคซิลิกาโครงสร้างที่แตกต่างกันและข้อมูลการทดลองของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าปัจจัยของความหยาบเคลือบ superhydrophobic ควรจะสูงกว่า 2.4 ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับผลของเราภาพถ่ายของน้ำ และน้ำมันที่ลดลง PFPE-NS (1) และ PFPE-NS (2) พื้นผิวจะถูกแสดงในรูปที่ 4 เท่าที่เห็นในภาพประกอบของภาพ b, และ C, D PFPE-NS (2) ประสบความสำเร็จ superhydrophobicity ไม่เพียง แต่ยัง oleophobicity สูงสำหรับการเคลือบ MNBS อากาศสามารถติดอยู่ในรูขุมขนหรือ nanogaps บนผนังรูขุมขนที่หนัง ในกรณีนี้ของแคสซี่ที่นำเสนอรูปแบบที่จะอธิบายเปียกดังต่อไปนี้ [27]: กระบอง¼ f1 coshf2 ð2Þ ที่ฉเป็นอัตราส่วนของพื้นที่อินเตอร์เฟซที่เกิดขึ้นจริงในพื้นที่ที่คาดการณ์ไว้และห้อยที่ 1 และ 2 เป็นตัวแทนของ / ของเหลวของแข็งและอากาศ / อินเตอร์เฟซที่เป็นของเหลวตามลำดับ ค่าของ f2 เพิ่มขึ้นกับความหยาบของอินเตอร์เฟซ h * เป็นมุมสัมผัสเห็นได้ชัดกับพื้นผิวขรุขระและเอชเป็นมุมสัมผัสที่แท้จริงสำหรับพื้นผิวที่เรียบ โปรดทราบว่า f1 = 1 - f2 จึงสมการ 2 สามารถเขียนใหม่ดังนี้กระบอง¼coshf2ð1þcoshÞð3Þ ตามสมการ 3 ชั่วโมงเมื่อได้รับการแก้ไขค่าของเอชเพิ่มขึ้นด้วย * f2, กล่าวคือค่าของเอชเพิ่มขึ้นด้วยความหยาบ * ยัง ผลการทดลองของความสัมพันธ์เชิงคุณภาพระหว่างแคลิฟอร์เนียและความขรุขระของสารเคลือบผิว PFPE-NS เป็นไปตามทฤษฎีผลจากสมการ 3 ตามการวิเคราะห์ลักษณะทางสัณฐานวิทยาและเคมีองค์ประกอบของพื้นผิวเคลือบมากขึ้น AF-PFPE ถูกทาบลงบนอนุภาคนาโนซิลิกาและโครงสร้างไมโครหรือ submicro ใหญ่มากขึ้นกำลังก่อตัวขึ้นกับการเพิ่มขึ้นของเวลาปฏิกิริยาซึ่งต่อไป ส่งผลให้ใน superhydrophobicity และ oleophobicity สูงของ PFPENS (2) มันควรจะชี้ให้เห็นว่ามีเพียงหนึ่งขนาดของอนุภาคถูกนำมาใช้ในงานนี้และนอกจากทั้งการก่อตัวของ MNBS และการแก้ไขด้วยสารพลังงานต่ำก็ประสบความสำเร็จไปพร้อม ๆ กันความเสถียรทางความร้อนของอะมิโนที่ทำงานและ PFPEmodified นาโน silicas เส้นโค้งของ TG PFPE-NS (2) ที่แสดงในรูปที่ 6. การสูญเสียน้ำหนักความร้อนที่อุณหภูมิที่แตกต่างกันได้โดยใช้โพรทู NETZSCH ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์ความร้อนได้สรุปไว้ในตารางที่ 2 การสูญเสียน้ำหนักความร้อนต่ำกว่า 100 ซีแสดงให้เห็นถึงการคายน้ำฟรีหรือโมเลกุลขนาดเล็ก เท่าที่เห็นในตารางที่ 2 การสูญเสียน้ำหนักของนาโนซิลิกา PFPE แก้ไขที่ 100 C มีค่าน้อยกว่าอะมิโนหนึ่งในการทำงาน การสูญเสียน้ำหนักหลักของความร้อนของทั้งสองตัวอย่างที่เกิดขึ้นในช่วง200-600 C. การสูญเสียน้ำหนักรวมของ PFPEmodified เคลือบนาโนซิลิกาน้อยกว่า 30% แม้หลังจากที่ความร้อนถึง 800 C. อุณหภูมิการสลายตัวการโจมตีของอะมิโนซิลิกาทำงาน เป็น 294.9 C ในขณะที่ PFPEmodified หนึ่งที่ 241.7 C. แม้ว่าอุณหภูมิการสลายตัวการโจมตีของ PFPE-NS (2) จะลดลงเล็กน้อยสำหรับการแนะนำของกลุ่ม imide ก็ยังคงสูงกว่า 200 C ซึ่งหมายความว่า PFPE-NS ( 2) เหมาะสำหรับการใช้งานร่วมกันเช่นการเคลือบในการก่อสร้างและตกแต่งสิ่งทอ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

รูปที่ 2 - สเปกตรัมของอนุภาคนาโนซิลิกา pfpe-ns กรดอะมิโน , ( 1 ) และ ( 2 ) อนุภาคนาโนซิลิกา ( ) เป็นกรดอะมิโน ; ( b ) pfpe-ns ( 1 ) ; ( c ) ( 2 ) pfpe-ns
ผลในเชิงบวกของการทดสอบ ninhydrin . ลักษณะของลักษณะแถบการดูดกลืนของ C = O ( 1700 cm-1 ) และ C ( F ( 1240 cm-1 ) สำหรับ pfpe อนุภาคซิลิกาแสดงว่า af-pfpe มีปฏิกิริยากับหมู่อะมิโนของนาโนซิลิกา ( รูปที่ 2B , C )ที่ลดลงมาก การดูดซึมสูงสุดความเข้มของ C = O ( 1700 cm-1 ) ของ pfpe-ns ( 1 ) กว่าของ pfpe-ns ( 2 ) แสดงให้เห็นว่ามีปฏิกิริยากับกรดอะมิโน af-pfpe น้อยนาโนซิลิกา เมื่อปฏิกิริยาเวลาแค่ 2 ชั่วโมง องค์ประกอบทางเคมีของผิว

pfpe-ns ( 2 ) วิเคราะห์ข้อมูลโดยการวิเคราะห์ XPS . ดังแสดงในรูปที่ 3A 2s 2p , ศรี , ศรี , C 1s 1s 1s , N , O , f 1s ยอดถูกตรวจพบในรอบ 150 , 100 , 285 , 400 , 535 ,คิดเป็น EV ตามลำดับ ที่ความละเอียดสูง c1s XPS สเปกตรัมกับห้า subpeaks หมายถึงห้าชนิดของพันธะคาร์บอน , แสดงในรูปที่ 3B . วงดนตรีที่ 293.4 292.0 291.4 288.7 , , , , 286.5 และ 285.0 EV จะมีการบันทึก cf3 cf2 ––– , , โฆษณา , n ( C = O ) o , C และ C - C ตามลำดับ [ 17 , 22 , 23 ] .
The XPS ปริมาณความเข้มข้นในอะตอมได้รับการพิจารณาแต่ละพื้นที่สูงสุดและที่อะตอมไวปัจจัย ( ASF ) เทียบกับความเข้มข้นของธาตุอะตอมผม ( CI ) สามารถคำนวณโดยใช้สมการ :
CI ¼ปี่ = asfi ð 1 Þ
ij asfj
J
ASF ค่าให้มาศรี 2p , C 1s 1s 1s , N , O , F 1s คือ 0.29 และ 0.25 , 0.42 , 0.66 และ 1.00 ,ตามลำดับ ค่าความเข้มข้นของอะตอม F และ C ในพื้นผิวด้านนอกเป็น 35.77 และ 15.14 ตามลำดับ อัตราส่วนอะตอมของ F / C เป็น 2.36 ซึ่งสูงกว่าที่อัตราส่วนอะตอมขนาดใหญ่ ( F / C , 1.4 ) ของ pfpe-ns ( 2 ) ที่ระบุพื้นผิวแข็งแรง
รูปที่ 3 XPS spectra ของการเคลือบผิวของ pfpe-ns ( 2 )
เสริมของฟลูออรีน . นอกจากนี้ที่อัตราส่วนอะตอมของ F / C ( 2.36 ) มากกว่า 2 หมายถึง กลุ่มด้าน cf3 ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่พื้นผิว พื้นผิวของ

ภาพ SEM ของ pfpe-ns ( 1 และ 2 ) จะแสดงในรูปที่ 4 ที่สามารถเห็นได้จากรูปที่ 4a , เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของ pfpe-ns ( 1 ) มีประมาณ 100 nm ซึ่งสัมพันธ์กับข้อมูลในรูปที่ 1ก็จะพบว่า อนุภาคนาโนซิลิกาขนาดเล็กกันในรูปแบบไมโครนาโนสเกลแบบโครงสร้าง ( mnbs ) เมื่อเวลาปฏิกิริยาของการปรับเป็น 12 ชั่วโมง ( รูปที่ 4B ) .
ดังแสดงในรูปที่ 5B , AFM ภาพของ pfpe-ns ( 2 ) เคลือบยังระบุว่า mnbs ก่อตั้งขึ้นเมื่อปฏิกิริยาเวลา 12 ชั่วโมงพื้นผิวของแต่ละไมโครขนาดย่อยหรือโหนกขนาด ไมโคร ฝังตัวกับร้อยของนาโน ขนาดอนุภาค ในขณะที่ pfpe-ns ( 1 ) เคลือบมีโครงสร้างนาโนเท่านั้น ดังแสดงในรูปที่ 43 " นี้แสดงให้เห็นว่า fluorinating ปฏิกิริยาเวลามีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของ mnbs . ซิลิกาใน
ฟิค4 ภาพ SEM ของการเคลือบผิวและภาพถ่ายน้ำหยดในตัวอย่างที่เป็น pfpens ( 1 ) , B pfpe-ns ( 2 ) ; รูป n-tetradecane หยดบนเคลือบพื้นผิว , C , D pfpe-ns pfpe-ns ( 1 ) ( 2 )
รูปที่ 5 AFM ภาพของเคลือบพื้นผิวของ pfpe-ns ( 1 และ 2 )
นาโนช่วงมีแนวโน้มที่จะได้รับการสร้างไมครอนขนาดใหญ่ขนาดมวลรวมในระบบปฏิกิริยามันอาจเป็นว่า การแข็งตัวของนาโนซิลิกาที่เกิดจากการก่อตัวของไมโครสเกล หรือซับไมโครสเกล protuberances เมื่อปฏิกิริยาเวลาก็พอ .
มีรายงานว่าแม้วัสดุที่มีพื้นผิวพลังงานต่ำสุด ( 6.7 MJ / m2 พื้นผิวอย่างใกล้ชิด และหกเหลี่ยม บริการ cf3 กลุ่ม ) ให้มุมสัมผัสของน้ำเพียงประมาณ 120 [ 24 ] yarosh et al .[ 25 ] สารประกอบอื่น organofluorosilicon คล้ายกันตามโครงการ 2 . โครงการที่ 2


เมื่อ organofluorosilicon การสังเคราะห์สารประกอบถูกใช้ในการรักษาชนิดของวัสดุก่อสร้าง , wca แค่ 130 ซึ่งยังไม่บรรลุผลซูเปอร์ไฮโดรโฟบิกเนื่องจากไม่มีขรุขระ เพื่อให้พื้นผิวขรุขระที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการบรรลุสูงกว่าบรรจุภัณฑ์ . ในงานของเราการแนะนำของ mnbs ส่งผลให้เกิด wca เป็น 151.4and wca hysteresis เป็นเพียง 2.9 . นอกจากนี้ เตตร้าดีเคน และมุมสัมผัสได้ถึง 132.2and โดดีเคนโต ตามลำดับ ซึ่งสูงกว่า 90
.

คุณสมบัติพื้นผิวเปียกน้ำและน้ำมันติดต่อมุมและการวิเคราะห์ของพวกเขามีการระบุไว้ในตารางที่ 1 เมื่อเทียบกับ pfpe-ns ( 1 ) เคลือบpfpe-ns ( 2 ) มีน้ำมากและน้ำมันการสะท้อน . วัดค่าปัจจัยของ pfpe-ns ( 2 ) โดยการวิเคราะห์ AFM 2.5 ในขณะที่ของ pfpe-ns ( 1 ) เป็นเพียง 2.2 . ความขรุขระสูงขึ้นเป็นปัจจัยสําคัญที่จะบรรลุและ superhydrophobicity oleophobicity . ค้นหา et al . [ 26 ] ยังได้รับฟิล์มลูกผสมซูเปอร์ไฮโดรโฟบิกซิลิกาและพื้นผิวจากฟลู โรพอลิเมอร์ .พวกเขาเปรียบเทียบลักษณะพื้นผิว หยาบกร้าน และผิวเปียกของภาพยนตร์ที่มีโครงสร้างแตกต่างกันอนุภาคซิลิกา และการทดลองของเขาพบว่าค่าปัจจัยของการเคลือบซูเปอร์ไฮโดรโฟบิกควรจะสูงกว่า 2.4 ซึ่งคล้ายกับผลของเรา .
รูปของน้ำและน้ำมันหยดบน pfpe-ns ( 1 ) และ ( 2 ) pfpe-ns พื้นผิวที่แสดงในรูปที่ 4เท่าที่เห็นในสิ่งที่ใส่เข้าไปของภาพ A , B , C , D pfpe-ns ( 2 ) ความไม่เพียง แต่ยัง oleophobicity superhydrophobicity สูง .
สำหรับ mnbs เคลือบ , เครื่องสามารถติดอยู่ในรูขุมขนหรือ nanogaps บนผนังรูขุมขนที่ภาพยนตร์ ในกรณีนี้ แคสซี่ เสนอรูปแบบการอธิบายสารดังต่อไปนี้ [ 27 ] :
Cos ¼ F1 coshf2 ðÞ
2ที่ F คืออัตราส่วนของพื้นที่ติดต่อจริงเพื่อคาดการณ์และพื้นที่ subscripts 1 และ 2 คือ ของเหลว ของแข็ง และของเหลว / อากาศ / อินเตอร์เฟซ ตามลำดับ มูลค่าของธุรกิจเพิ่มขึ้นตามความขรุขระของอินเตอร์เฟซ ชั่วโมง * คือมุมสัมผัส ปรากฏ สำหรับพื้นผิวขรุขระ และ H คือมุมสัมผัสเนื้อแท้สำหรับพื้นผิวเรียบ ทราบว่า F1 = 1 - F2 , จึง อีคิว2 สามารถเขียนใหม่ได้ดังนี้
Cos ¼ coshf2 ð 1 þ Cos Þð 3 Þ
ตามอีคิว 3 เมื่อ h คือคงที่ , ค่าของ H * * * * เพิ่มกับ F2 , นั่นก็คือ ค่าของ H * * * * เพิ่มกับผิวด้วย ผลของการวิจัยเชิงความสัมพันธ์ระหว่าง Ca และความขรุขระของผิว pfpe-ns สอดคล้องกับผลทางทฤษฎีจากอีคิว
3ตามการวิเคราะห์สัณฐานวิทยาและองค์ประกอบทางเคมีของผิวเคลือบ af-pfpe เพิ่มเติมถูกกราฟต์ลงบนนาโนซิลิกาและไมโคร - หรือโครงสร้างขนาด submicro ได้เกิดขึ้นกับการเพิ่มขึ้นของเวลาปฏิกิริยา ซึ่งต่อไปจะส่งผลใน superhydrophobicity oleophobicity สูงและ pfpens ( 2 )มันควรจะชี้ให้เห็นว่าเพียงหนึ่งขนาดของอนุภาคที่ใช้ในงานนี้ และนอกจากนี้ ทั้งรูปแบบของ mnbs และดัดแปลงด้วยสารประกอบพลังงานต่ำฟรียาพร้อมกัน
ความร้อนชิ้นงานมีการทำงาน และ pfpemodified นาโนซิลิกา
TG เส้นโค้งของ pfpe-ns ( 2 ) จะแสดงในฟิค 6 .น้ำหนักการสูญเสียความร้อนที่อุณหภูมิต่างๆได้โดยการใช้ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์ทางความร้อนที่มี netzsch สรุปได้ในตารางที่ 2 .
ลดน้ำหนักความร้อนต่ำกว่า 100 C เป็นถูกคายน้ำฟรีหรือ โมเลกุลขนาดเล็ก เท่าที่เห็นในตารางที่ 2 , การสูญเสียน้ำหนักของ pfpe แก้ไขนาโนซิลิกาที่ 100 C น้อยกว่า อะมิโน หน้าที่ 1น้ำหนักหลักความร้อนเสียทั้งสองตัวอย่างที่เกิดขึ้นในช่วง 200 ถึง 600 C
รวมน้ำหนักของ pfpemodified นาโนซิลิกาเคลือบน้อยกว่า 30% แม้หลังจากความร้อน 800 องศาเซลเซียส ส่วนอุณหภูมิเริ่มต้นของการทำงานของกรดอะมิโนคือ ซิลิกา 294.9 C ในขณะที่ pfpemodified หนึ่ง 241.7 Cแม้ว่าการสลายตัวอุณหภูมิเริ่มต้นของ pfpe-ns ( 2 ) ลดลงเล็กน้อยสำหรับการแนะนำของกิจกรรมกลุ่ม มันยังสูงกว่า 200 C ซึ่งหมายความว่า pfpe-ns ( 2 ) เหมาะสำหรับใช้ทั่วไป เช่น การก่อสร้างและตกแต่งสิ่งทอเคลือบ