Hydrophilie-Hydrophobie-einstellbare polymermodifizierte Oberflächen durch einstufiges Tauchbeschichtungsverfahren

Die Benetzbarkeit ist eine grundlegende und entscheidende Eigenschaft fester Oberflächen, die sich durch Polymeroberflächenbehandlung dank der vielfältigen Eigenschaften von Polymeren und der möglichen Verarbeitungsmethoden leicht erreichen und anpassen lässt. In dieser Studie wurde eine einfache Methode entwickelt, um die Oberfläche von Materialien mithilfe amphiphiler Copolymere mit zwitterionischen Gruppen zu modifizieren. Zufällige Copolymere Poly(dopaminmethacrylamid-co-2-(dimethylamino)ethylmethacrylat-co-sulfobetainmethacrylat) (P(DMA-co-DMAEMA-co-SBMA), PDDS) wurden durch ein „Eintopf-Polymerisationsverfahren“ synthetisiert und erfolgreich durch „Tauchbeschichtung“ auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht. Da sich die Zusammensetzung des Copolymers leicht ändern lässt, wurden vier Copolymere mit festem DMA-Gehalt und verschiedenen SBMA-Gehalten erhalten, bei denen das hydrophil-hydrophobe Gleichgewicht eingestellt werden kann.

Veranstaltungstipp: Funktionelle Beschichtungen

Beschichtungen sollen inzwischen nicht mehr nur gut aussehen und vor Korrosion schützen. So gut und wichtig beide Eigenschaften sind, viele Kund:innen wollen mehr. Viele dieser Anforderungen lassen sich mit dem Begriff „Funktionale Beschichtungen“ beschreiben. Beliebte Schlagwörter, die hier oft fallen, sind anti-Eis, anti-Graffiti, Selbstheilung oder die oft genannte Haifischhaut. Manche dieser Eigenschaften sind inzwischen gut erforscht und am Markt etabliert, andere haben noch praktische Hürden zu überwinden. Welche funktionellen Beschichtungen zu welcher dieser Kategorien gehören, vermittelt Ihnen das FARBE UND LACK Seminar „Funktionelle Beschichtungen“ am 26.11.2024 in Essen.

Je hydrophober das Copolymer ist, desto dichter und glatter wird die Copolymerbeschichtung auf der Siliziumdioxidoberfläche. Somit kann die Benetzbarkeit der copolymermodifizierten Oberfläche durch den Synergieeffekt der Anpassung der Zusammensetzung und Oberflächenmorphologie der Copolymerbeschichtungen gesteuert werden. Auf mikroskopischer Ebene konnte die Erhöhung des Anteils an SBMA-Monomer die Hydrophilie der Beschichtungen erheblich verbessern, wodurch die Haftkraft zwischen modifizierter Oberfläche und kolloidaler Sonde verringert und die Antifouling-Leistung der modifizierten Oberflächen verbessert wurde. Auf makroskopischer Ebene zeigten sowohl PD₅D₂₀S₇₅-mesh als auch PD₅S₉₅-mesh aufgrund ihrer Hydrophilie und Unterwasser-Superoleophobie eine hervorragende Öl-Wasser-Trennleistung mit einer Trennleistung von 97,2 % bzw. 98,8 % und einem Wasserfluss von 40692 bzw. 1528 l m^-2 h^-1. Diese Ergebnisse dienen als Referenz für die Entwicklung hydrophiler Oberflächenmaterialien in verschiedenen Anwendungen.

Quelle: Journal of Coatings Technology and Research, Band 21, Seiten 1203–1215, (2024)