Materials. Precipitated silica (Hi-

Materials. Precipitated silica (Hi-Sil 233, 22 nm diameter, 135 m2/g surface area) was purchased from PPG Industries. Fumed silica (7 nm diameter, 390 ( 40 m2/g surface area) was purchased from Sigma-
Aldrich. Fluorinated silane reagents (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)dimethylchlorosilane (fluorodecyl monochlorosilane or FDecMCS); (tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl)dimethylchlorosilane (FOctMCS); (3,3,3-trifluoropropyl)dimethylchlorosilane (FPro-MCS); (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)methyldichlorosilane (fluorodecyl dichlorosilane or FDec-DCS); and (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)trichlorosilane (fluorodecyl trichlorosilanes or FDec-TCS) were purchased from Gelest, Inc. 1,3-Dichloro-1,2,2,3,3-pentafluoropropane (AK-225G) was purchased from AGC Chemicals Americas, Inc. Anhydrous dimethylamine was purchased from Aldrich. Viton Extreme ETP-600S fluoroelastomer (a copolymer of ethylene, tetrafluoroethylene, perfluoro(methylvinyl) ether, and bromotetrafluorobutene) was obtained from DuPont. The preceding materials were all used as received from the manufacturer. Reagent grade chloroform was purchased from Aldrich and passed through an activated alumina column prior to use. (Heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)8Si8O12(fluorodecyl8T8 POSS) was synthesized using a previously reported
method.47
Fluoroalkyl Functionalization of Silica Particles. Method 1 (Standard Procedure). The surface functionalization of silica particles was performed using Schlenk line techniques, taking great care to minimize moisture exposure. Silica particles (2 g), in a 250 mL roundbottom flask, were initially dried by heating overnight at 200 C under dynamic vacuum. The dried silica was allowed to cool to room temperature under vacuum and then stirred under 1 atm of dimethylamine for 17 h. The silica particles were then suspended in 80 mL of dry chloroform. A 4-fold excess of fluoroalkyl-substituted chlorosilane reagent (e.g., 7.00 g FDec-MCS), assuming a maximum grafting density of 4 μmol/m2,38,45,48 was then added via syringe. The reaction mixture was allowed to stir for 3 days in a dry nitrogen environment before the fluoroalkyl-functionalized silica particles were recovered by centrifuge and purified by exhaustive Soxhlet extraction in chloroform. The extraction was allowed to proceed for 3 days in a nitrogen environment to ensure the removal of any noncovalently bound chlorosilane-derived species or other surface contaminants. After the extraction process, the particles were dried in a stream of nitrogen, transferred to vials, and dried at 100 C under dynamic vacuum for approximately 1 h. A typical yield was 2.02.5 g of modified silica.
Method 2 (No Base Used). The second method for functionalizing the silica surface was analogous to the first method with the omission of the dimethylamine. After drying, the silica was allowed to cool to room temperature. The reaction vessel was then backfilled with nitrogen, followed by the addition of chloroform and fluoroalkyl-substituted chlorosilane. The reaction procedure then continued as described in method 1.
Method 3 (No Base and No Drying). The initial drying step and dimethylamine addition were omitted from the first method for the functionalization of the silica surface. The silica particles were first suspended in chloroform “as received”, and then treated with modifying chlorosilane as described in method 1.
Method 4 (No Drying). The initial drying step was omitted from the first method for functionalizing the silica surface. All subsequent steps were analogous to method 1.
Table 1 summarizes the silane treatment procedures employed including the notation for each reaction along with the corresponding silica and fluoroalkyl-silane reagants.
Characterization of Bonded Phase. Carbon, hydrogen, nitrogen, and fluorine elemental analyses were performed by Atlantic Microlabs Inc. Integrated thermogravimetric analysis/mass spectroscopy (TGA-MS) experiments were conducted on a TA Q500 TGA apparatus interfaced with a Pfeiffer-Vacuum Thermostar GSD301 MS system. Samples were heated to 1000 C at 10 C/min in a nitrogen or air environment. Fourier transform infrared (FT-IR) spectra were collected on a Nicolet 6700 FT-IR spectrometer equipped with a DRIFT Smart Collector. Samples were diluted in KBr at a concentration of 1 wt %.
Physical Properties of Modified Silica Particles. Nitrogen Physisorption Measurements. Nitrogen adsorptiondesorption isotherm experiments were conducted at 77 K using a Micromeritics ASAP 2020 accelerated surface area and porosimetry system. Samples were initially degassed at 110 C for 8 h under dynamic vacuum. Surface areas were calculated using BrunauerEmmettTeller (BET) equation analysis using a nitrogen cross-sectional area of 16.2 Å2.49
Water Uptake Analysis. Water uptake of functionalized silica particles was determined by exposing particles to 25 C/90% RH in a Tenney ETCU series environmental chamber for 24 h and then measuring the weight loss due to water evaporation/desorption using thermogravimetric analysis (TGA; TA Instruments Q5000 IR TGA system). The “wet” samples were heated in a nitrogen environment from room temperature to 100 C at 10 C/min, held isothermally for 1 h, and then ramped to 1000 C at 10 C/min. Weight loss from room temperature to 100 C was used for water uptake values, while the weight loss up to 1000 C was used to determine the thermal stability of the grafted layer and to estimate the graft density.
Production and Dynamic Contact Angle Analysis of Elastomeric Composites. Elastomeric composites were produced by dispersing 5 mg/mL of either the selected functionalized silica particles or fluorodecyl POSS into a 5 mg/mL Viton fluoroelastomer solution of 1,3-dichloro-1,2,2,3,3-pentafluoropropane (AK-225G) solvent. Composite mixtures were then spin-coated onto silicon wafers at 900 rpm for 30 s. Dynamic contact angles for the composites were measured using a Dataphysics OCA20 goniometer equipped with a TBU90 tilting stage. Deionized water that was further purified using a Millipore system was used as a probing liquid for contact angle measurements. Advancing contact angles were measured by dispensing a 4 μL droplet onto a test substrate and then slowly adding water to the droplet through a syringe needle at a rate of 0.2 μL/s until the droplet advanced on the substrate past 5 μL. This was immediately followed by removing liquid at the same rate until the droplet receded in order to measure the receding contact angle value. The advancing and receding contact angles were measured with an elliptical fit using Dataphysics droplet fitting software. Three to five experiments were conducted on different areas of each sample with contact angles typically varying by (2.5. Roll-off angles were measured by placing a 10 μL droplet onto the test substrate and then slowly tilting the base unit.
’RESULTS AND DISCUSSION
Effect of Grafting Reaction Parameters. Because the ultimate goal of efforts reported herein was to prepare low surfaceenergy particles for use in liquid-repellant surfaces, preparation conditions that were expected to maximize the grafting density of fluoroalkyl-substituents (and simultaneously minimize residual surface polar groups) were pursued. Chloro-functional silanes were chosen over alkoxy-functional silanes because fluoroalkylsubstituted chlorosilanes have been reported to react directly with surface silanols without the presence of water.50 This finding is significant because an increased amount of surface water has commonly been reported to promote silanol substitution using chloro- or alkoxy-functional silanes.5153 However, conducting the silane treatment in anhydrous conditions should minimize undesired side products caused from self-condensation of hydrolyzed silane molecules. This is especially true in the case of di- and trifunctional silanes, where unpredictable surface products are likely to result from polymerization reactions, resulting in illdefined surface coverage on the modified silica particles.41,54 Reports of higher overall silane content with increasing water content when using di- and trifunctional silanes are attributed to increasing oligomer content and not to an increase in silanol substitution associated with the formation of a monolayer.
The preferential use of monofunctional silanes over their diand trifunctional analogues is supported by vapor-phased physisorption measurements that suggest silica particles treated with trifunctional silanes are more hydrophilic in nature than silica particles treated with monofunctional silanes, due to a higher overall silanol content.33 Additional silanols would originate from the multifunctional silicon atom that was to connect the fluoroalkyl chain to the substrate. Additional evidence is provided from studies that characterize flat SiO2 substrates treated with mono-, di-, or trifunctional silanes using dynamic contact angle analysis.54,55 In all cases, surfaces treated with multifunctional silanes result in higher water contact angle hysteresis than those treated with monofunctional silanes, indicative of a surface with more heterogeneity. Such heterogeneity would be consistent with an oligomeric coating with appreciable silanol content rather than a homogeneous monolayer.
An amine was employed to further increase the substitution of surface silanols with fluoroalkyl substituents. The use of an amine has been shown to promote covalent attachment of silane molecules to the silica surface at room temperature in the absence of water.5658 In addition, studies that were able to maximize grafting density employed the use of an amine or a silane with amine functionality (silazane).3133,38,41,42,44,46,59 Two mechanisms have been previously described to explain this observation. The first mechanism involves formation of a silazane and an aminohydrochloride salt byproduct by a substitution reaction between a chlorsosilane and an amine. This pro

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

วัสดุ ตกตะกอนซิลิก้า (233 Hi-ภาษาศาสตร์ 22 นาโนเมตรเส้นผ่าศูนย์กลาง พื้นที่ 135 m2/g) ถูกซื้อจาก PPG อุตสาหกรรม Fumed ซิลิก้า (7 nm เส้นผ่าศูนย์กลาง ร้านจากซิก - 390 (40 m2/g พื้นที่)
Aldrich Fluorinated silane reagents (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) dimethylchlorosilane (fluorodecyl monochlorosilane หรือ FDecMCS); (tridecafluoro-1,1,22-tetrahydrooctyl) dimethylchlorosilane (FOctMCS); dimethylchlorosilane (3,3,3 trifluoropropyl) (FPro-เอ็มซี); (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) methyldichlorosilane (fluorodecyl dichlorosilane หรือ FDec-DCS); และ trichlorosilane (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) (fluorodecyl trichlorosilanes หรือ FDec-TCS) ซื้อจาก 1,3-Dichloro-1,2,2,3, Gelest, inc3-pentafluoropropane (AK - 225G) ถูกซื้อจาก AGC เคมีแวลู Inc. ได dimethylamine ที่ซื้อจาก Aldrich บางแผ่นยางมาก ETP 600S fluoroelastomer (เป็นโคพอลิเมอร์ของเอทิลีน tetrafluoroethylene อีเทอร์ perfluoro(methylvinyl) และ bromotetrafluorobutene) ได้รับจากดูปองท์ วัสดุก่อนหน้านี้ได้ใช้ได้รับจากผู้ผลิต รีเอเจนต์เกรดคลอโรฟอร์มซื้อจาก Aldrich และผ่านก่อนคอลัมน์ฟลอพใช้ 8Si8O12(fluorodecyl8T8 POSS) (Heptadecafluoro 1,1,2,2 tetrahydrodecyl) ถูกสังเคราะห์โดยใช้การ reported
method.47
Fluoroalkyl ก่อนหน้านี้ Functionalization อนุภาคซิลิกา วิธีที่ 1 (กระบวนการมาตรฐาน) Functionalization พื้นผิวของอนุภาคซิลิกาที่ดำเนินการโดยใช้เทคนิคเส้น Schlenk การดูแลที่ดีเพื่อลดความชื้นแสง อนุภาคซิลิกา (2 กรัม), ในตัว 250 มล roundbottom หนาว ถูกเริ่มแห้ง ด้วยความร้อนที่ 200 C ภายใต้สุญญากาศแบบค้างคืน ซิลิก้าแห้งได้รับอนุญาตให้เย็นอุณหภูมิห้องภายใต้สุญญากาศแล้ว กวนต่ำกว่า 1 atm ของ dimethylamine สำหรับ 17 h อนุภาคซิลิกาถูกหยุดชั่วคราวใน 80 mL ของคลอโรฟอร์มที่แห้งแล้ว เกิน 4-fold ของรีเอเจนต์แทน fluoroalkyl chlorosilane (เช่น 7.00 กรัมเอ็มซี FDec), สมมติว่าสูงสุด grafting ความหนาแน่นของ 4 ที่ μmol/m2, 38, 45, 48 ถูกเพิ่มผ่านเข็ม ส่วนผสมของปฏิกิริยาได้รับอนุญาตให้ผัด 3 วันในไนโตรเจนแห้งก่อนอนุภาคซิลิกา fluoroalkyl functionalized ได้กู้ ด้วยเครื่องหมุนเหวี่ยง และบริสุทธิ์ โดยสกัด Soxhlet หมดแรงในคลอโรฟอร์ม สกัดที่ได้รับอนุญาตให้ดำเนินการ 3 วันในไนโตรเจนให้เอาพันธุ์มา chlorosilane ใด ๆ noncovalently ผูกหรือสารปนเปื้อนอื่น ๆ พื้นผิว หลังจากกระบวนการสกัด อนุภาคถูกอบแห้งในกระแสของไนโตรเจน โอนย้ายไป vials และอบแห้งที่ 100 C ภายใต้สุญญากาศแบบไดนามิกสำหรับประมาณ 1 h ผลผลิตโดยทั่วไปคือ 2.02.5 g ของซิลิก้าแก้ไข
วิธีที่ 2 (ฐานไม่ใช้) วิธีสองสำหรับ functionalizing พื้นผิวซิลิกาคล้ายคลึงกับวิธีแรก ด้วยการกระทำการอันของ dimethylamine หลังจากแห้ง ซิลิก้าได้รับอนุญาตให้เย็นอุณหภูมิห้อง เรือปฏิกิริยาถูกแล้ว backfilled กับไนโตรเจน ตามด้านนอกของคลอโรฟอร์มและ chlorosilane fluoroalkyl แทน ปฏิกิริยาขั้นตอนแล้วต่อตามที่อธิบายไว้ในวิธีที่ 1.
3 วิธี (การไม่มีพื้นฐานและการไม่แห้ง) เริ่มต้นขั้นตอนการอบแห้งและ dimethylamine นี้ถูกละเว้นจากวิธีแรกสำหรับ functionalization ของผิวซิลิกา อนุภาคซิลิกาถูกหยุดชั่วคราวก่อนในคลอโรฟอร์ม "เป็นได้รับ" แล้ว รักษา ด้วยการปรับเปลี่ยน chlorosilane ตามที่อธิบายไว้ในวิธีที่ 1.
4 วิธี (ไม่แห้ง) ขั้นตอนการอบแห้งเริ่มต้นถูกตัดออกจากวิธีแรกสำหรับ functionalizing พื้นผิวซิลิกา ทุกขั้นตอนต่อมาก็คล้ายคลึงกับวิธีที่ 1.
1 ตารางสรุป silane รักษากระบวนการจ้างงานรวมถึงเครื่องหมายสำหรับแต่ละปฏิกิริยาซิลิก้าที่เกี่ยวข้องและ fluoroalkyl silane reagants.
จำแนกของถูกผูกมัดระยะ คาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน และฟลูออรีนวิเคราะห์ธาตุได้ดำเนินการ โดยแอตแลนติก Microlabs Inc. รวม thermogravimetric วิเคราะห์/มวลก (TGA-MS) ทดลองได้ดำเนินการบนเครื่อง TA Q500 TGA interfaced ด้วยระบบสูญญากาไฟฟ์เฟอร์ Thermostar GSD301 MS ตัวอย่างที่อุณหภูมิ 1000 C ใน 10 C/min ในไนโตรเจนหรืออากาศ การแปลงฟูรีเยช่วงอินฟราเรดแรมสเป็คตรา (FT-IR) ได้รวบรวมไว้ในสเปกโตรมิเตอร์ Nicolet 6700 FT-IR ที่พร้อมเก็บสมาร์ทดริฟท์ ตัวอย่างถูกทำให้เจือจางใน KBr ที่ความเข้มข้นของ 1 wt %.
Physical คุณสมบัติของการปรับเปลี่ยนซิลิก้าอนุภาค ไนโตรเจน Physisorption วัด ไนโตรเจน adsorptiondesorption isotherm ได้ดำเนินการทดลองที่ใช้อนุภาคศาสตร์โดยเร็ว 2020 เร่งผิวตั้งและ porosimetry ระบบ K 77 ตัวอย่างแรก degassed ที่ 110 C สำหรับ h 8 ภายใต้สุญญากาศแบบไดนามิกได้ มีคำนวณพื้นที่ผิวโดยใช้การวิเคราะห์สมการ BrunauerEmmettTeller (BET) ใช้พื้นที่ในไนโตรเจนเหลวของ 16.2 Å2.49
วิเคราะห์การดูดซับน้ำ ดูดซับน้ำของอนุภาคซิลิกา functionalized ถูกกำหนด โดยเปิดเผยอนุภาคไป 25 C/90% RH ในห้องสิ่งแวดล้อมชุด Tenney ETCU ใน 24 ชมแล้ว วัดการสูญเสียน้ำหนักเนื่องจากการระเหยน้ำ/ใช้วิเคราะห์ thermogravimetric (TGA; desorption TA Q5000 IR เครื่อง TGA ระบบ) ตัวอย่าง "เปียก" ถูกความร้อนในสภาพแวดล้อมของไนโตรเจนจากอุณหภูมิห้องถึง 100 C ที่ 10 C/min จัดขึ้น isothermally 1 h และ ramped แล้ว ถึง 1000 C ใน 10 C/นาที น้ำหนักที่สูญเสียจากอุณหภูมิห้องถึง 100 C ใช้สำหรับค่าดูดซับน้ำ ในขณะที่น้ำหนักถึง 1000 C ถูกใช้เพื่อกำหนดความร้อนเสถียรภาพ ของชั้น grafted และ เพื่อประเมินความหนาแน่นการรับสินบนการ
ผลิตและการวิเคราะห์แบบไดนามิกติดต่อมุมคอมโพสิต Elastomeric คอมโพสิต elastomeric ถูกผลิต โดยการสลาย 5 mg/mL ของอนุภาคซิลิกา functionalized เลือกหรือ fluorodecyl POSS เป็นแบบ 5 mg/mL บางแผ่นยางโซลูชั่น fluoroelastomer ของ 1,3-dichloro-1,2,2,3,3-pentafluoropropane (AK - 225G) ตัวทำละลาย น้ำยาผสมคอมโพสิตได้แล้วเคลือบหมุนไปรับซิลิคอนที่ 900 รอบต่อนาทีสำหรับ 30 s มุมแบบไดนามิกสำหรับคอมโพสิตถูกวัดโดยใช้ goniometer Dataphysics OCA20 ที่มี TBU90 tilting ขั้น น้ำ deionized ที่ถูกเพิ่มเติมบริสุทธิ์ใช้ระบบมากถูกใช้เป็นน้ำยา probing สำหรับวัดมุมติดต่อ เลื่อนมุมถูกวัด โดยมหาศาลหยด 4 μL บนพื้นผิวทดสอบแล้ว ช้าเพิ่มน้ำหยดที่ผ่านเข็มเข็มในอัตรา μL 0.2 s จนหยดขั้นสูงบนพื้นผิว 5 μL ที่ผ่านมา นี้ตามมา ด้วยการเอาของเหลวในอัตราเดียวกันจนกระทั่งหยดที่ receded การวัดค่ามุมติดต่อ receding มุมติดต่อเลื่อน และเหตุถูกวัด ด้วยการฟิตรีโดยใช้ซอฟต์แวร์ Dataphysics หยดกระชับ สามถึงห้าได้ดำเนินการทดลองในพื้นที่ต่าง ๆ ของแต่ละอย่าง มีมุมแตกต่างกันโดยทั่วไป โดย (2.5 ม้วนปิดมุมถูกวัด โดยวางหยด 10 μL บนพื้นผิวทดสอบ และช้า ๆ เอียง unit. ฐาน
' ผลลัพธ์และสนทนา
ผลของปฏิกิริยาพารามิเตอร์ Grafting เพราะเป้าหมายสูงสุดของความพยายามที่รายงานนี้ไปใช้ในพื้นผิวของเหลวลีโอแร surfaceenergy ต่ำอนุภาค เงื่อนไขการเตรียมที่ถูกคาดว่าจะเพิ่มความหนาแน่นของ fluoroalkyl substituents grafting (และพร้อมกันลดเหลือผิวขั้วกลุ่ม) ได้ติดตาม ไซเลน Chloro หน้าที่ถูกเลือกผ่านไซเลน alkoxy ทำงาน เนื่องจากรายงานการตอบสนองโดยตรงกับผิว silanols ไม่ก็ water.50 ค้นหานี้ fluoroalkylsubstituted chlorosilanes สำคัญเนื่องจากโดยทั่วไปมีจำนวนเพิ่มขึ้นผิวน้ำรายงานเพื่อทดแทน silanol ที่ใช้ silanes.5153 chloro หรือ alkoxy-ฟังก์ชันอย่างไรก็ตาม ดำเนินการรักษา silane สภาพไดควรลดผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์ซึ่งเกิดจากโมเลกุล hydrolyzed silane สรุปตนเอง นี้เป็นจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของ di และ trifunctional ควบ ที่ผิวผลิตภัณฑ์ไม่แน่นอนมักเป็นผลจากปฏิกิริยา polymerization เกิดใน illdefined ครอบคลุมพื้นผิวซิลิกาปรับเปลี่ยน particles.41รายงาน 54 ของ silane โดยรวมสูงขึ้นเนื้อหา มีปริมาณน้ำเพิ่มขึ้นเมื่อใช้ควบ di และ trifunctional มาจาก การเพิ่มเนื้อหายับยั้ง และไม่เพิ่มในแทน silanol ที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของเป็น monolayer
ต้องใช้ไซเลน monofunctional ผ่าน analogues ของ trifunctional diand ได้รับการสนับสนุน โดยวัดค่อย ๆ ไอ physisorption ที่แนะนำอนุภาคซิลิการับไซเลน trifunctional จะขึ้น hydrophilic ธรรมชาติกว่าอนุภาคซิลิการับไซเลน monofunctional เนื่องจากเนื้อหา silanol โดยรวมสูงขึ้น33 silanols เพิ่มเติมต้องมาจากซิลิคอนโดยอะตอมที่เชื่อมต่อสาย fluoroalkyl กับพื้นผิว มีให้หลักฐานเพิ่มเติมจากที่พื้นผิว SiO2 แบนรับโมโน di- หรือไซเลน trifunctional ใช้ analysis.54,55 ติดต่อมุมแบบไดนามิกในทุกกรณี การศึกษา รักษาผิว ด้วยผลควบโดยสัมผัสมุมติดต่อน้ำสูงกว่าผู้รับไซเลน monofunctional ส่อผิวด้วย heterogeneity เพิ่มเติม Heterogeneity ดังกล่าวจะสอดคล้องกับการเคลือบ oligomeric ด้วยเห็น silanol ที่เนื้อหามากกว่า monolayer เหมือนกัน
Amine ถูกจ้างเพื่อเพิ่มเติม แทนของ silanols ผิวด้วย fluoroalkyl substituents ใช้ของ amine ได้รับการแสดงเพื่อส่งเสริมแนบ covalent ของ silane โมเลกุลพื้นผิวซิลิกาที่อุณหภูมิห้องของ water.5658 การศึกษาที่มีความสามารถในการเพิ่มความหนาแน่น grafting จ้างใช้เป็น amine หรือ silane กับ amine ฟังก์ชัน (silazane) .3133,38,41,42,44,46,59 สองกลไกได้ถูกอธิบายไว้ก่อนหน้านี้จะอธิบายการสังเกตนี้ กลไกแรกเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของ silazane การและจิตสำนึกเป็นเกลือ aminohydrochloride โดยปฏิกิริยาการแทนที่ระหว่าง chlorsosilane กับ amine โปรนี้

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

วัสดุ ซิลิกาตกตะกอน ( หวัดดีซิล 233 , 22 nm ขนาด 135 ตารางเมตร / กรัม , พื้นที่ผิว ) ซื้อมาจากอุตสาหกรรม PPG . ฟูมซิลิกา ( เส้นผ่าศูนย์กลาง 7 nm 390 ( 40 m2 / g พื้นที่ผิว ) ซื้อมาจาก Sigma -
อัลดริช ฟลูออรีน ( heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl เลน reagents ) dimethylchlorosilane ( fluorodecyl monochlorosilane หรือ fdecmcs tridecafluoro-1,1,2 ( , )2-tetrahydrooctyl ) dimethylchlorosilane ( foctmcs ) ; ( 3,3,3-trifluoropropyl ) dimethylchlorosilane ( fpro MCS ) ; ( heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl ) methyldichlorosilane ( fluorodecyl ไดคลอโรไซเลน หรือ fdec DCS ) ; และ ( heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl ) การเคลือบด้วยพลาสติก ( trichlorosilanes fluorodecyl หรือ fdec TCS ) ซื้อจาก 1,3-dichloro-1,2,2,3 gelest , Inc . ,3-pentafluoropropane ( ak-225g ) ซื้อจากอาซาฮีเคมีภัณฑ์ อเมริกา อิงค์รัสไดเมตทิลามีนถูกซื้อจาก อัลดริช ไวตันมาก etp-600s fluoroelastomer ( โคพอลิเมอร์ของเอทิลีน tetrafluoroethylene perfluoro ( methylvinyl ) , อีเทอร์ และ bromotetrafluorobutene ) ได้จากกับ ก่อนหน้านี้ใช้เป็นวัสดุทั้งหมดที่ได้รับจากผู้ผลิตคลอโรฟอร์มรีเอเจนต์เกรดซื้อมาจากดิชและผ่านการเปิดใช้งานอลูมินาคอลัมน์ก่อนใช้งาน ( heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl ) 8si8o12 ( fluorodecyl8t8 poss ) สังเคราะห์โดยใช้รายงาน

fluoroalkyl ก่อนหน้านี้วิธีที่ 47 functionalization อนุภาคซิลิกา วิธีที่ 1 ( มาตรฐาน )พื้นผิวของอนุภาคซิลิกา functionalization ถูกดำเนินการโดยใช้เทคนิคสาย schlenk ดูแลที่ดีเพื่อลดแสง ความชื้น อนุภาคซิลิกา ( 2 กรัม ) ใน 250 ml . ลองบอตทอลกระติก ในขั้นแรกแห้งโดยความร้อนค้างคืนที่ 200 องศาเซลเซียสภายใต้ความดันแบบไดนามิก ซิลิกาแห้ง อนุญาตให้เย็นเพื่ออุณหภูมิห้องภายใต้สุญญากาศ แล้วคนใต้ 1 ATM ของไดเมทิลามีน 17 ชั่วโมงซิลิกาและแขวนลอยใน 80 มล. แห้งคลอโรฟอร์ม เป็น 4 เท่าของ fluoroalkyl ทดแทนสารเคมีส่วนเกิน chlorosilane ( เช่น 7.00 กรัม fdec MCS ) สมมติว่าสูงสุดประมาณความหนาแน่นของ 4 μ mol / m2,38,45,48 ถูกเพิ่มผ่านทางเข็มฉีดยาปฏิกิริยาผสมได้รับอนุญาตให้ผัดเป็นเวลา 3 วันในบรรยากาศไนโตรเจนก่อน fluoroalkyl อนุภาคซิลิกาที่มีหมู่ฟังก์ชันพบโดยเครื่องแยกไขมันและทำให้บริสุทธิ์ โดยละเอียดถี่ถ้วนในคลอโรฟอร์มการสกัดได้รับอนุญาตให้ดำเนินการเป็นเวลา 3 วันในบรรยากาศไนโตรเจน ให้กำจัดใด ๆ noncovalently ผูกพัน chlorosilane ได้มาชนิดพื้นผิวหรือสารปนเปื้อนอื่น ๆ หลังจากขั้นตอนการสกัด อนุภาคที่แห้งในกระแสของไนโตรเจน , โอนไปยังขวด และอบแห้งที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ภายใต้ความดันแบบไดนามิกสำหรับประมาณ 1 ชั่วโมงโดยทั่วไปคือปริมาณของซิลิกา 2.02.5 g .
วิธีที่ 2 ( ไม่มีฐานใช้ ) วิธีที่สองสำหรับ functionalizing พื้นผิวซิลิกาคือคล้ายคลึงกับวิธีแรกกับการละเลยของไดเมทิลามีน . หลังจากการอบแห้ง , ซิลิก้า ได้รับอนุญาตให้เย็นที่อุณหภูมิห้อง ปฏิกิริยากับไนโตรเจน backfilled เรือแล้วตามด้วยนอกเหนือจากคลอโรฟอร์ม และ fluoroalkyl ทดแทน chlorosilane .ขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยาต่อไปตามที่อธิบายไว้ในวิธีที่ 1 .
วิธีที่ 3 ( ไม่มีฐาน และไม่แห้ง ) เริ่มต้นขั้นตอนการอบแห้งและเพิ่มไดเมตทิลามีนผิดหวัง จากวิธีแรกสำหรับ functionalization พื้นผิวของซิลิกา ซิลิกาแบบแขวนลอยในคลอโรฟอร์ม " ได้รับ " แล้วได้รับการรักษาด้วยการปรับเปลี่ยน chlorosilane ตามที่อธิบายไว้ในวิธีที่ 1 .
วิธีที่ 4 ( ไม่แห้ง )เริ่มต้นขั้นตอนการอบแห้งอาจจะถูกละเว้นจากวิธีแรกสำหรับ functionalizing พื้นผิวซิลิกา ขั้นตอนต่อมาคือ คล้ายคลึงกับวิธีที่ 1 .
ตารางที่ 1 สรุปการรักษาขั้นตอนที่ใช้เลนรวมทั้งสัญกรณ์สำหรับแต่ละปฏิกิริยาพร้อมกับซิลิกาที่สอดคล้องกันและ fluoroalkyl ไซ reagants .
คุณสมบัติประกันระยะ คาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจนธาตุฟลูออรีน และวิเคราะห์ข้อมูลโดยการวิเคราะห์ / เมทานอลเทอร์โมกราวิเมตริกแบบแอตแลนติก microlabs Inc . ( tga-ms ) การทดลองในทา q500 TGA เครื่องติดต่อกับ Pfeiffer สูญญากาศ thermostar gsd301 MS ระบบ จำนวนความร้อน 1000 C ที่ 10 องศาเซลเซียส / นาที ในบรรยากาศไนโตรเจน หรือ ลมฟูเรียร์ Infrared ( FT-IR ) โดยครั้งนี้มี nicolet 6700 FT-IR Spectrometer พร้อมดริฟท์ฉลาดสะสม ตัวอย่างที่เจือจางใน KBS ที่ความเข้มข้น 1 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก
สมบัติทางกายภาพของอนุภาคซิลิกาแก้ไข การวัดดูดซับไนโตรเจนไนโตรเจน adsorptiondesorption 2 การทดลองที่ 77 เคลวินโดยใช้สหภาพมาลายา ASAP 2020 เร่งพื้นที่ผิวและระบบ porosimetry . ตอนแรก degassed จำนวน 110 C 8 H ภายใต้สูญญากาศแบบไดนามิก พื้นที่ผิว ( BET ) brunaueremmettteller ) คำนวณโดยใช้การวิเคราะห์สมการโดยใช้ไนโตรเจนที่มีเนื้อที่ 16.2 • 2.49
การดูดน้ำการวิเคราะห์การดูดซึมน้ำของอนุภาคซิลิกาที่มีหมู่ฟังก์ชันที่ถูกกำหนดโดยเปิดเผยอนุภาค 25 C / 90 เปอร์เซ็นต์ ใน เทนนี่ etcu ชุดสิ่งแวดล้อมห้อง 24 H แล้วการวัดการสูญเสียน้ำหนักเนื่องจากการระเหยคายน้ำ / การวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริก ( TGA ; เครื่องมือทา q5000 IR ด้วยระบบ" เปียก " จำนวนอุ่นในบรรยากาศไนโตรเจนจากอุณหภูมิห้องถึง 100 C ที่ 10 องศาเซลเซียส / นาทีซึ่ง isothermally เป็นเวลา 1 ชั่วโมง และจากนั้น สร้าง 1000 C ที่ 10 C / นาที น้ำหนักจากอุณหภูมิห้องถึง 100 C ใช้ค่าการดูดน้ำ , ในขณะที่การสูญเสียน้ำหนักได้ถึง 1 , 000 องศาเซลเซียส คือ ใช้เพื่อตรวจสอบเสถียรภาพทางความร้อนของกราฟและกราฟความหนาแน่นของชั้นค่า
.การผลิตและการวิเคราะห์แบบไดนามิกติดต่อมุมยางคอมโพสิต ยางคอมที่ผลิตโดยการสลาย 5 มก. / มล. ให้เลือกที่มีซิลิกา หรือ fluorodecyl POSS เป็น 5 / ml Viton fluoroelastomer แก้ไข 1,3-dichloro-1,2,2,3,3-pentafluoropropane มิลลิกรัม ( ak-225g ) ตัวทำละลาย คอมโพสิตแล้วปั่นผสมเคลือบลงบนซิลิคอนเวเฟอร์ที่ 900 รอบต่อนาทีเป็นเวลา 30 วินาทีมุมสัมผัสแบบไดนามิกสำหรับคอมวัดโดยใช้ dataphysics oca20 ถุงมือพร้อมกับเอียง tbu90 เวที คล้ายเนื้อเยื่อประสานน้ำยังบริสุทธิ์ใช้ระบบมิลลิถูกใช้เป็นละเอียดเหลวสำหรับการวัดมุมสัมผัสก้าวหน้าติดต่อมุมวัดจากการจ่ายยา 4 μผมหยดลงบนแผ่นทดสอบ แล้วค่อยๆ เติมน้ำไปหยดผ่านเข็มฉีดยาในอัตรา 0.2 μ L / s จนถึงหยดขั้นสูงบนพื้นผิวเมื่อ 5 μ L . นี้ทันที ตามด้วยการเอาน้ำในอัตราเดียวกัน จนกระทั่งหยดห่างใน เพื่อที่จะวัดถอยติดต่อมุมค่ามุมสัมผัสและก้าวถอยห่าง เป็นวัดที่มีคลื่นเหมาะสมใช้ dataphysics หยดกระชับซอฟต์แวร์ สามถึงห้าการทดลองในพื้นที่ที่แตกต่างกันของแต่ละตัวอย่างติดต่อมุมมักจะแตกต่างกันไปตาม ( 2.5 ม้วนออกมุมวัดจากการวาง 10 μผมหยดลงบนแผ่นทดสอบ และค่อยๆเอียงหน่วยฐานและการอภิปราย
.
'resultsผลของพารามิเตอร์ของการเกิดปฏิกิริยา เพราะเป้าหมายสูงสุดของความพยายามที่รายงานในที่นี้คือการเตรียมอนุภาค surfaceenergy ต่ำเพื่อใช้ในการเตรียมพื้นผิวของเหลว repellant , เงื่อนไขที่คาดว่าจะขยายการใช้ความหนาแน่นของ fluoroalkyl หมู่ ( และพร้อมกันลดพื้นผิวขั้วกลุ่มที่เหลือ ) ติดตามคลอโรไซเลนถูกเลือกผ่านการทำงาน alkoxy หน้าที่ไซเลน เพราะ fluoroalkylsubstituted chlorosilanes ได้รับการรายงานเพื่อตอบสนองโดยตรงกับ silanols พื้นผิวได้โดยไม่ต้องมี water.50 ค้นหานี้เป็นเรื่องสำคัญเพราะเป็นจำนวนที่เพิ่มขึ้นของน้ำผิวดิน ปกติจะได้รับการรายงานเพื่อส่งเสริมการใช้คลอโร - alkoxy ซิลานอลหรือการทำงาน silanes.5153 อย่างไรก็ตามการรักษาควรลดเงื่อนไขในไซรัสไม่พึงประสงค์ด้านผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการควบแน่นของตนเองของไซเลนจากโมเลกุล นี้เป็นจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของ DI - และ trifunctional ไซเลน ซึ่งผลิตภัณฑ์พื้นผิวไม่แน่นอนมักเกิดจากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน ทำให้ผิว illdefined ครอบคลุม particles.41 ซิลิกา ,54 รายงานโดยรวมสูงกว่าไซเนื้อหาด้วยการเพิ่มปริมาณน้ำเมื่อใช้ di - และ trifunctional ไซเลน จะเกิดจากการเพิ่มปริมาณโอลิโกเมอร์และไม่เพิ่มขึ้นใน ซิลานอล ชดเชยที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของชั้นที่ .
สิทธิพิเศษใช้ monofunctional ไซเลนกว่า diand trifunctional analogues ของพวกเขาได้รับการสนับสนุนโดยแบ่งวัดไอดูดซับซิลิกาที่แนะนำการรักษาด้วย trifunctional ไซเลนที่มีน้ำมากขึ้นในธรรมชาติกว่าอนุภาคซิลิกาที่ได้รับ monofunctional ไซเลน เนื่องจากการโดยรวมสูงกว่าซิลานอล )33 เพิ่มเติม silanols จะมาจากผลิตภัณฑ์ซิลิคอนอะตอมที่เชื่อมต่อกับ fluoroalkyl โซ่กับสับสเตรท หลักฐานเพิ่มเติมให้จากการศึกษาว่า ลักษณะแบน SiO2 พื้นผิวรักษาด้วยโมโน - ได - หรือ trifunctional ไซเลนโดยใช้การวิเคราะห์มุมสัมผัสแบบไดนามิก 54,55 ในทุกกรณีพื้นผิวที่ได้รับผลโดยไซเลนแบบมุมสัมผัสของน้ำสูงกว่าผู้ที่ได้รับการรักษาด้วย monofunctional ไซเลน , แสดงให้เห็นถึงพื้นผิวที่มีความหลากหลายมากขึ้น ความหลากหลายดังกล่าวจะสอดคล้องกับการเคลือบด้วยโอลิโกชดช้อยซิลานอลเนื้อหามากกว่า
อย่างเป็นเนื้อเดียวกันamine มีจำนวนเพิ่มขึ้นทดแทน silanols พื้นผิวด้วย fluoroalkyl หมู่ . ใช้ของ amine ได้รับการแสดงเพื่อส่งเสริมความผูกพันของโมเลกุลโควาเลนกับซิลิกาพื้นผิวที่อุณหภูมิห้องในการขาดของ water.5658 นอกจากนี้การศึกษาที่สามารถเพิ่มความหนาแน่นในการใช้งานของ amine หรือเลนที่มีฟังก์ชั่น amine ปฏิกิริยา ( silazane ) 3133,38,41,42,44,46,59 กลไกทั้งสองได้ถูกอธิบายไว้ก่อนหน้าที่จะอธิบายการสังเกตนี้ กลไกแรกที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของ silazane และ aminohydrochloride เกลือได้โดยการเกิดปฏิกิริยาระหว่าง chlorsosilane และน . โปรนี้