plasticnewsПластические массыPlasticheskie massy0554-2901PLASTMASSY Publishing House (Moscow)10.35164/0554-2901-2022-7-8-23-26plasticnews-768Research ArticleСТРУКТУРА И СВОЙСТВАSTRUCTURE AND PROPERTIESВлияние природы фторированного мономера в составе органо-неорганических терполимеров, содержащих наноструктурированный полититаноксид, на свойства их поверхностиInfl uence of the nature of the fl uorinated monomer in the composition of organic-inorganic terpolymers containing nanostructured poly(titanium oxide) on the properties of their surfaceРябковаО. А.RYABKOVAO. A.

Нижний Новгород

Nizhny Novgorod

riabkova_oa@mail.ruСаломатинаЕ. В.SALOMATINAE. V.

Нижний Новгород

Nizhny Novgorod

КовылинР. С.KOVYLINR. S.

Нижний Новгород

Nizhny Novgorod

БатенькинМ. А.BATEN`KINM. A.

Нижний Новгород

Nizhny Novgorod

СмирноваЛ. А.SMIRNOVAL. A.

Нижний Новгород

Nizhny Novgorod

Нижегородский государственный университет им. Н.И. ЛобачевскогоРоссияN.I. Lobachevsky State University of Nizhny NovgorodRussian FederationИнститут металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАНРоссияG.A. Razuvaev Institute of Organometallic Chemistry of Russian Academy of SciencesRussian Federation20222610202207-82326Copyright © Рябкова О.А., Саломатина Е.В., Ковылин Р.С., Батенькин М.А., Смирнова Л.А., 20222022Рябкова О.А., Саломатина Е.В., Ковылин Р.С., Батенькин М.А., Смирнова Л.А.RYABKOVA O.A., SALOMATINA E.V., KOVYLIN R.S., BATEN`KIN M.A., SMIRNOVA L.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.plastics-news.ru/jour/article/view/768

С целью увеличения гидрофобности поверхности органо-неорганических сополимеров, содержащих наноструктурированный полититаноксид, была проведена их модификация фторсодержащими мономерами путем введения последних в состав мономерной смеси, с последующим проведением полимеризационно-поликонденсационного синтеза. В качестве фторированных мономеров были использованы 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилакрилат, 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропилакрилат, 2,2,3,3-тетрафторпропилметакрилат. Поверхности синтезированных терполимеров исследованы методами рентгенофлуоресцентного анализа и атомно-силовой микроскопии. Установлено влияние природы третьего мономера на содержание атомов титана и фтора в поверхностном слое и в сколах образцов, а также на топографию их поверхности. Различие элементного состава сказывается на исходной гидрофобности поверхности образцов и на их способности к гидрофилизации поверхности при УФ-воздействии. Наибольший угол смачивания - 102° - в отсутствие УФ-воздействия демонстрируют терполимеры со звеньями 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропилакрилата. Однако режим переключения «гидрофобность-гидрофильность» наиболее ярко проявляется у терполимеров со звеньями 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилакрилата, когда угол смачивания может обратимо изменяться с 86° до 10°.

To increase the surface hydrophobicity of organic-inorganic copolymers containing nanostructured polytanoxide, they were modifified with flfluorine-containing monomers which were introduced into the composition of the monomer mixture, followed by polymerization-polycondensation. The flfluorinated monomers used were 2,2,3,3,4,4,5,5-octaflfluoropentylacrylate, 1,1,1,3,3,3-hex aflfluoroisopropylacrylate, 2,2,3,3-tetraflfluoropropylmethacrylate. The surfaces of the synthesized terpolymers were examined by X-ray flfluorescence analysis and atomic force microscopy. The inflfluence of the nature of the third monomer on the content of titanium and flfluorine atoms in the surface layer and in the chips of the samples as well as on the topography of their surface was determined. The difference in the elemental composition affects the initial hydrophobicity of the samples surface and their ability to hydrophilize the surface under UV exposure. Terpolymers with 1,1,1,3,3,3-hexaflfluoroisopropylacrylate links exhibit the highest wetting angle - 102° - in the absence of UV exposure. However, the "hydrophobicity-hydrophilicity" switching mode is most clearly seen in the terpolymers with 2,2,3,3,4,4,5,5-octaflfluoropentylacrylate links when the wetting angle can be reversibly changed from 86° to 10°.

органо-неорганические терполимеры2-гидроксиэтилметакрилаталкоксид титана22334455- октафторпентилакрилат111333-гексафторизопропилакрилат2233-тетрафторпропилметакрилатрентгено-флуоресцентный анализатомно-силовая микроскопиясмачиваемостьorganic-inorganic terpolymers2-hydroxyethyl methacrylatetitanium alkoxide22334455-octafluoropentyl acrylate111333-hexafluoroisopropylacrylate2233-tetrafluoropropyl methacrylateX-ray fluorescence analysisatomic force microscopywettabilityРабота выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 20-33-90166) и гранта Президента РФ (МК-2195.2021.1.3). Эксперименты СЭМ и АСМ выполнены с использованием оборудования центра коллективного пользования «Аналитический центр ИМХ РАН» при поддержке гранта «Обеспечение развития материально-технической инфраструктуры центров коллективного пользования научным оборудованием» (Уникальный идентификатор RF----2296.61321X0017, Номер Соглашения 075-15-2021-670).ReferencesV. Krokos, G. Pashos, N.A. Spyropoulos, G. Kokkoris, G.A. Papathanasiou, G. A. Boudouvis. Optimization of patterned surfaces for improved superhydrophobicity through cost-eff ective large-scale computations // Langmuir. – 2019. – V. 35. – pp. 6793 – 6802.V. Krokos, G. Pashos, N.A. Spyropoulos, G. Kokkoris, G.A. Papathanasiou, G. A. Boudouvis. Optimization of patterned surfaces for improved superhydrophobicity through cost-eff ective large-scale computations // Langmuir. – 2019. – V. 35. – pp. 6793 – 6802.J. Schneider, M. Matsuoka, M. Takeuchi, J. Zhang, Y.Horiuchi, M. Anpo, D.W. Bahnemann. Understanding TiO2 Photocatalysis: Mechanisms and Materials // Chem. Rev. – 2014. – V. 114 (19). – pp. 9919 – 9986.J. Schneider, M. Matsuoka, M. Takeuchi, J. Zhang, Y.Horiuchi, M. Anpo, D.W. Bahnemann. Understanding TiO2 Photocatalysis: Mechanisms and Materials // Chem. Rev. – 2014. – V. 114 (19). – pp. 9919 – 9986.Z. Zheng, O. Azzaroni, F. Zhou, T.S.W. Huck. Topography printing to locally control wettability // J. Am. Chem. Soc. – 2006. – V. 128 (24). pp. 7730–7731.Z. Zheng, O. Azzaroni, F. Zhou, T.S.W. Huck. Topography printing to locally control wettability // J. Am. Chem. Soc. – 2006. – V. 128 (24). pp. 7730–7731.M. Callies, D. Quere. On water repellency // Soft Matter. – 2005. – V. 1. pp. 55–61.M. Callies, D. Quere. On water repellency // Soft Matter. – 2005. – V. 1. pp. 55–61.R. Prathapan, G.V. Anand, V.N. Shantikumar, N.A. Sreekumaran, A review on self-cleaning and multifunctional materials// J. Mater. Chem. - 2014. - V 36. - pp. 14773–14797.R. Prathapan, G.V. Anand, V.N. Shantikumar, N.A. Sreekumaran, A review on self-cleaning and multifunctional materials// J. Mater. Chem. - 2014. - V 36. - pp. 14773–14797.Photocatalysis: Applications. Edition: 1st. Chapter: 8. Selfcleaning Photocatalytic Activity: Materials and Applications Ed. by J. Schneider, D. Bahnemann, J. Ye, G.L. Puma, D.D. Dionysiou. Publisher: Royal Society of Chemistry. – 2016.Photocatalysis: Applications. Edition: 1st. Chapter: 8. Selfcleaning Photocatalytic Activity: Materials and Applications Ed. by J. Schneider, D. Bahnemann, J. Ye, G.L. Puma, D.D. Dionysiou. Publisher: Royal Society of Chemistry. – 2016.C. Sanchez, G.J. de Soler-Illia, F. Ribot, T. Lalot, C.R. Mayer, V. Cabuil. Designed Hybrid Organic-Inorganic Nanocomposites from Functional Nanobuilding Blocks// J. Chem. Mater. - 2001. - V. 13. pp. 3061–3083.C. Sanchez, G.J. de Soler-Illia, F. Ribot, T. Lalot, C.R. Mayer, V. Cabuil. Designed Hybrid Organic-Inorganic Nanocomposites from Functional Nanobuilding Blocks// J. Chem. Mater. - 2001. - V. 13. pp. 3061–3083.E. Salomatina, N. Bityurin, M. Gulenova, T. Gracheva, M. Drozdov, A. Knyazev, K. Kir’yanov, A. Markin, L. Smirnova. Synthesis, structure, and properties of organic–inorganic nanocomposites containing poly(titanium oxide)// J. Mater. Chem. - 2013. - V. 1 (C). pp. 6375–6385.E. Salomatina, N. Bityurin, M. Gulenova, T. Gracheva, M. Drozdov, A. Knyazev, K. Kir’yanov, A. Markin, L. Smirnova. Synthesis, structure, and properties of organic–inorganic nanocomposites containing poly(titanium oxide)// J. Mater. Chem. - 2013. - V. 1 (C). pp. 6375–6385.O.A. Ryabkova, E.V. Salomatina, L.A. Smirnova. Reversible Wettability Eff ect of the Organic-(≡TiO)n Inorganic Terpolymers Surface // Key Engineering Materials. - 2019. - V. 816. pp. 266-270.O.A. Ryabkova, E.V. Salomatina, L.A. Smirnova. Reversible Wettability Eff ect of the Organic-(≡TiO)n Inorganic Terpolymers Surface // Key Engineering Materials. - 2019. - V. 816. pp. 266-270.W. Sabel. Basic Techniques of Preparative Organic Chemistry, fi rst ed., Pergamon, 1967.W. Sabel. Basic Techniques of Preparative Organic Chemistry, fi rst ed., Pergamon, 1967.J. Li, Q. Sun, Sh. Han. Reversibly light-switchable wettability between superhydrophobicity and superhydrophilicity of hybrid ZnO/bamboo surfaces via alternation of UV irradiation and dark storage// J. Prog. Organ. Coat. - 2015. - V. 87. – pp. 155–160.J. Li, Q. Sun, Sh. Han. Reversibly light-switchable wettability between superhydrophobicity and superhydrophilicity of hybrid ZnO/bamboo surfaces via alternation of UV irradiation and dark storage// J. Prog. Organ. Coat. - 2015. - V. 87. – pp. 155–160.Burton Z., Bhushan B. Hydrophobicity, adhesion and friction properties of nanopatterned polymers and scale dependence for micro- and nanoelectromechanical systems, Nano Lett. 20. - 2005, рp. 83-90.Burton Z., Bhushan B. Hydrophobicity, adhesion and friction properties of nanopatterned polymers and scale dependence for micro- and nanoelectromechanical systems, Nano Lett. 20. - 2005, рp. 83-90.D. Quere. Wetting and Roughness // Annu. Rev. Mater. Res. – 2008. – V. 38. - pp. 71–79.D. Quere. Wetting and Roughness // Annu. Rev. Mater. Res. – 2008. – V. 38. - pp. 71–79.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.