Fluorfreie, kostengünstige und robuste superhydrophobe Beschichtungen unter Verwendung von Nanosilika mit hochkovalent gebundenen Octadecylliganden
Forschende fanden heraus, dass die chemische Modifikation von nanoskaligem Siliziumdioxid mit Octadecyl-Liganden in einem nicht-wässrigen Medium zu einer robusten und langlebigen superhydrophoben Beschichtung führt, die sowohl thermische als auch chemische Beständigkeit aufweist.
Eine niedrige Oberflächenenergie und eine raue Struktur sind zwei Schlüsselfaktoren, um Superhydrophobie zu erreichen. Ein gängiger Weg, um eine niedrige Oberflächenenergie zu erreichen, ist die hydrolytische Modifizierung von Organosilanen. Aufgrund sterischer Hindernisse überwiegt jedoch die Selbstkondensation der hydrolysierten Silane, wobei die resultierenden Produkte hauptsächlich physikalisch adsorbiert oder durch wenige Bindungen an das Substrat gebunden werden, was dazu führt, dass die gebildeten superhydrophoben Oberflächen anfällig für Beschädigungen durch äußere Kräfte sind, was ihre praktische Anwendung und langfristige Nutzung erheblich behindert. Die Forschenden haben ein neuartiges funktionalisiertes Nanosiliziumdioxid mit hochgradig chemisch gepfropften Octadecylliganden in einem nichtwässrigen Medium hergestellt. Die kovalente Bindungsstruktur des Produkts (ODS@SiO2) wurde bestätigt, und es wurde eine durchschnittliche Pfropfdichte von 10 Ketten nm-2 berechnet.
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. Es bleibt kein Geheimnis, welche Mechanismen hinter den verschiedenen modernen Funktionalitäten stecken und welche Rolle die Nanotechnologie spielt. Wenn Sie Ihren Kund:innen Beschichtungen mit dem gewissen Extra liefern wollen, sollten Sie dieses Seminar besuchen.
Das ODS@SiO2 hat eine kristalline Struktur und weist eine hervorragende thermische und chemische Beständigkeit auf. ODS@SiO2 kann homogen in n-Hexan dispergiert und dann auf verschiedene, mit einem Klebstoff vorbeschichtete Substrate durch direktes Sprühen oder Tauchen aufgebracht werden, um superhydrophobe Beschichtungen zu erzeugen. Studien zeigen, dass die Aggregation von ODS@SiO2 mit hoch pfropfenden Octadecyl-Liganden auf einem Substrat nicht nur eine stabile Schicht mit niedriger Oberflächenenergie ergibt, sondern auch mehrstufige hierarchische Strukturen und Mikrokugeln erzeugt, die die Robustheit der Beschichtung stärken. Die Beschichtungen weisen eine ausgezeichnete wasserabweisende Wirkung und Selbstreinigungsfähigkeit auf und behalten ihre Superhydrophobie auch nach mehreren Zyklen mechanischer Abnutzung und rauer Umweltbedingungen bei. Die Forscher:innen sind überzeugt, dass die fluorfreie, kostengünstige und robuste superhydrophobe Beschichtung in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden kann.
Quelle: Progress in Organic Coatings, Volume 185, December 2023, 107857