Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Лисичкин Г.В. -> "Химия привитых поверхностных соединений " -> 113

Химия привитых поверхностных соединений - Лисичкин Г.В.

Лисичкин Г.В., Фадеев А.Ю. Сердан А.А., Нестеренко П.Н. Химия привитых поверхностных соединений — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. — 592 c.
ISBN 5-9221-0342-3
Скачать (прямая ссылка): himiyprivitihpoverhnostnihsoedineniy2003.djvu
Предыдущая << 1 .. 107 108 109 110 111 112 < 113 > 114 115 116 117 118 119 .. 300 >> Следующая

Изучение смачивания модифицированных поверхностей позволяет характеризовать энергию поверхности, тип функциональных групп и их ориентацию, степень модифицирования, взаимодействие молекул жидкости с привитым слоем и др. В качестве обзорных работ по исследованию смачивания различных модифицированных поверхностей см. работы [15,80,102,229-234]. Метод смачивания особенно информативен для монослоев, закрепленных на гладких поверхностях, поскольку в данном случае угол смачивания определяется только природой концевой группы в монослое, непосредственно контактирующей с жидкостью. В табл. 5.9 приведены значения углов смачивания воды для хорошо сформированных самособирающихся монослоев различных производных октадекана, закрепленных на разных подложках. Как видно из приведенных данных, углы смачивания для весьма разнородных
cos 0 г
16 24 32 /,° С Рис. 5.25. Кривая смачиваемости закрепленного на стекле поли(]М-изопропилакриламида) [227]
222
Строение и свойства привитых слоев
XSiRj
R R R
Рис. 5.26. Закрепление органических молекул на поверхности приводит к уменьшению поверхностной энергии и проявляется как увеличение угла смачивания воды
по происхождению привитых слоев достаточно близки друг к другу и варьируются в пределах 110-115° (вода) и 42-47° (гексадекан), что соответствует плотно-упакованному слою метильных групп. Меньшие значения контактного угла, чем приведенные в табл. 5.9, для алкильных монослоев однозначно свидетельствуют о наличии дефектов в привитом слое, проникновении жидкости в монослой, наличии немодифицированной поверхности и др. Таким образом, тест на смачивание является одним из самых быстрых и, вероятно, самым чувствительным методом контроля качества гидрофобных поверхностей и плотности упаковки привитых молекул.
Таблица 5.9
Углы смачивания различных самособирающихся Cie-монослоев
Поверхность Угол натекания, град Литература
н2о С16Н34
SiC>2 / -^Si(CH2) 17СН3 113 45 [102]
Слюда/=8!(СН2)17СНз 113 46
Au/HsSi(CH2)17CH3 114 45 [32]
Si/—(CH2)i7CH3 113 45 [235]
Si02/—0(CH2)i7CH3 113 — [236]
ZnSe/—02C(CH2)i8CH3 110 47 [237]
Си/—HONHCO(CH2) 1бСН3 114 47 [234]
А12Оэ/—02P(0)(CH2)17CH3 115 48 [234]
ТЮ2/—02P(0) (CH2) 17CH3 115 42 [234]
Au/—S(CH2)i7CH3 115 47 [237]
Кристалл гексатриаконтана 111 46 [229]
Смачивание гетерогенных поверхностей. Для описания смачивания гетерогенных поверхностей, например содержащих участки с функциональностями двух
5/7]
Взаимодействие привитых слоев с жидкостью
223
типов, А.Касси и С. Бакстер предложили следующее уравнение [238,239]:
cos 0 = fi cos 0i + /2 cos 02, /1 + /2 = 1, (5.4)
где /1 и/2 — доли, занимаемые участками с углами смачивания 61 и в2 соответственно.
Уравнение (5.4) достаточно хорошо описывает смачивание гетерогенных поверхностей с характеристическим размером кластеров порядка микрон [238-240]. Израелашвили и Ги предложили другой способ, который лучше подходит для описания смачивания смешанных поверхностей, содержащих гетерогенные участки с размерами, приближающимися к размерам молекул [241]:
(l+COS0)2 = /i(l+COS0i)2 + /2(H-COS02)2, /i+/2 = l- (5.5)
Следует отметить, что несмотря на различие моделей, использованных для их вывода, уравнения (5.4) и (5.5) предсказывают довольно близкие значения углов: так для воды разница углов, рассчитанных по уравнениям (5.4) и (5.5), не превышает ~12°.
Используя уравнение (5.4) или (5.5), а также данные смачивания, можно оценить Д и /2, т. е. долю поверхности, занимаемую молекулами одного вида. В качестве примера на рис. 5.27 приведена зависимость угла смачивания воды, рассчитанного по уравнению
(5.5), для гидрофильно-гидрофобной поверхности, состоящей из Si—ОН- (01 = 0 °) и СН3-(02 = 115°) групп.
Для иллюстрации влияния степени заполнения поверхности на угол смачивания, а также влияния условий модифицирования поверхности на качество прививки рассмотрим данные [15] о смачивании триметилсиланизированного кремнезема (табл. 5.10). Анализ табл. 5.10 показывает, что большинство опубликованных работ выполнено для неплотных монослоев, содержащих значительную долю немодифицированной поверхности. В работе [15] было проведено систематическое исследование кинетики реакции различных триметилсиланов ((CHs)3SiX) с поверхностью кремнезема, влияния условий модифицирования на смачиваемость получаемых монослоев. Как было показано, для достижения исчерпывающего модифицирования реакция должна протекать в течение длительного времени (~48—72 ч), что, очевидно, не принималось во внимание в большинстве предыдущих работ и приводило к неплотным монослоям. Обнаружено [15], что зависимости от природы уходящей группы силана (X), плотнейшая прививка достигается для реакции в паровой фазе при повышенных температурах или с раствором триметилсилана в толуоле при комнатной температуре. Максимальные значения углов смачивания для триметилсилильной поверхности ~Ю8°/98° (вода) и ~38°/32° (гексадекан) [15].
Согласно [15], плотнейший триметилсилильный монослой можно рассматривать как 1 : 1-суперпозицию СН3- (01 = 115°) и OSi(CH3)2- (в2 — 101°, угол смачивания для полидиметилсилоксана [242]) групп. Расчет по уравнению
Предыдущая << 1 .. 107 108 109 110 111 112 < 113 > 114 115 116 117 118 119 .. 300 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed