ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ БАРЬЕРНЫЙ РАЗРЯД АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ПАРАХ ГЕКСАМЕТИЛДИСИЛАЗАНА КАК СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ
Аннотация
В работе показана возможность использования диэлектрического барьерного разряда для осаждения полимерных органосиликатных пленок на поверхность стеклянных подложек. Планарный барьерный разряд атмосферного давления возбуждался в проточной камере в атмосфере гексаметилдисилазана при фиксированном расходе. В качестве газа-носителя выступал гелий. Расходы газа-носителя и рабочей жидкости были фиксированными и составляли 45 мл/с и 0,2 мл/с, соответственно. Частота диэлектрического барьерного разряда составляла 50 Гц, средний ток разряда 3 мА при полной мощности, вкладываемой в разряд 24 ВА. Время осаждения варьировалось в диапазоне 30-1200 с. Показано, что в исследованных условиях разряд имеет филаментную форму. Исследование морфологии поверхности и элементного состава осажденной пленки выполняли методом сканирующей электронной микроскопии и методом энергодисперсионной спектроскопии. Смачиваемость поверхности определяли методом краевых углов методом фотофиксации капель. Элементный состав осаждаемых покрытий свидетельствует об образовании кремнийорганической пленки. Метод краевых углов смачивания по полярным (дистиллированная вода) и неполярным (дийодометан, глицерин) жидкостям показал, что смачиваемость осажденных покрытий выше, чем у исходной подложки. Дополнительно исследовано влияние времени хранения осажденных покрытий (при нормальных условиях) на их свойства. Установлено, что эффект хранения не оказывает существенного влияния на смачиваемость пленок.
Для цитирования:
Шутов Д.А., Иванов А.Н., Сунгурова А.В., Игнатьев А.А., Морозова Ю.Н., Рыбкин В.В. Диэлектрический барьерный разряд атмосферного давления в парах гексаметилдисилазана как способ осаждения покрытий. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 12. С. 80-85. DOI: 10.6060/ivkkt.20246712.7148.
Литература
Lee H.-J., Choi W.S. 2D and 3D bulk materials for environmental remediation: Air filtration and oil/water separation. Materials. 2020. V. 13. P. 5714. DOI: 10.3390/ma13245714.
Sharma K., Vaya D., Prasad G., Surolia P.K. Photocatalytic process for oily wastewater treatment: A review. Int. J. Environ. Sci. Techn. 2022. V. 20. P. 4615. DOI: 10.1007/s13762-021-03874-2.
Abdulkareem A., Popelka, A., Sobolˇciak P., Tanvir A., Ouederni M., AlMaadeed M.A., Kasak P., Adham S., Krupa I. The separation of emulsified water/oil mixtures through adsorption on plasma-treated polyethylene pow-der. Materials. 2021. V. 14. P. 1086. DOI: 10.3390/ma14051086.
Zheng W., Huang J., Li S., Ge M., Teng L., Chen Z., Lai Y. Advanced materials with special wettability toward in-telligent oily wastewater remediation. ACS Appl. Mater. In-terfaces. 2021. V. 13. P. 67–87. DOI: 10.1021/acsami.0c18794.
Ge J., Zhao H.-Y., Zhu H.-W., Huang J., Shu L.-A., Yu S.-H. Advanced sorbents for oil-spill cleanup: Recent ad-vances and future perspectives. Adv. Mater. 2016. V. 28. P. 10459–10490. DOI: 10.1002/adma.201601812.
Sam E.K., Liu J., Lv X. Surface engineering materials of superhydrophobic sponges for oil/water separation: A re-view. Ind. Eng. Chem. Res. 2021. V. 60. P. 2353–2364. DOI: 10.1021/acs.iecr.0c05906.
Udayakumar K.V., Gore P.M., Kandasubramanianb B. Foamed materials for oil-water separation. Chem. Eng. J. Adv. 2021. V. 5. P. 100076. DOI: 10.1016/j.ceja.2020.100076.
Hailan S.M., Ponnamma D., Krupa I. The separation of oil/water mixtures by modified melamine and polyure-thane foams: A review. Polymers. 2021. V. 13. P. 4142. DOI: 10.3390/polym13234142.
Peng M., Zhi Y., Li H., He K., Zeng G., Chen A., Huang Z., Huang T., Yuan L., Chen G. Synthesis and applica-tion of modified commercial sponges for oil-water separation. Chem. Eng. J. 2019. V. 373. P. 213–226. DOI: 10.1016/j.cej.2019.05.013.
Pantone V., Annese C., Fusco C., Fini P., Nacci A., Rus-so A., D’Accolti L. One-pot conversion of epoxidized soybean oil (ESO) into soybased polyurethanes by MoCl2O2 Catalysis. Molecules. 2017. V. 22. P. 333. DOI: 10.3390/molecules22020333.
Guo G., Liu L., Dang Z., Fang W. Recent progress of polyurethane-based materials for oil/water separation. Nano. 2017. V. 4. P. 1730001. DOI: 10.1142/S1793292017300018.
Ranganathan P., Chen C.-W., Chou Y.-L., Rwei S.-P., Ramaraj S.K. Biomass chemical upcycling of waste rPET for the fabrication of formamidefree TPEE microcellular foams via scCO2 foaming. J. CO2 Util. 2022. V. 65. P. 102199. DOI: 10.1016/j.jcou.2022.102199.
Chang C.-J., Venkatesan M., Cho C.-J., Chung P.-Y., Chandrasekar J., Lee C.-H., Wang H.-T., Wong C.-M., Kuo C.-C. Thermoplastic starch with poly(butylene adipateco-terephthalate) blends foamed by supercritical carbon dioxide. Polymers. 2022. V. 14. P. 1952. DOI: 10.3390/polym14101952.
Zhu Q., Pan Q., Liu F. Facile removal and collection of oils from water surfaces through superhydrophobic and superoleophilic sponges. J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. P. 17464–17470. DOI: 10.1021/jp2043027
Calcagnile P., Fragouli D., Bayer I.S., Anyfantis G.C., Martiradonna L., Cozzoli P.D., Cingolani R., Atha-nassiou A. Magnetically driven floating foams for the removal of oil contaminants from water. ACS Nano. 2012. V. 6. P. 5413–5419. DOI: 10.1021/nn3012948.
Guo J., Wang J., Zhang S., Ma X., Qiu Z., Peng X., Ying J., Wang Y., Wu G. One-step modification of PU sponges for selective absorption of oil–water mixtures. N. J. Chem. 2017. V. 41. P. 90. DOI: 10.1039/C6NJ03239G.
Pantone V., Laurenza A.G., Annese C., Comparelli R., Fracassi F., Fini P., Nacci A., Russo A., Fusco C., D’Accolti L. Preparation and characterization of soybean oil-based polyurethanes for digital doming applications. Materials. 2017. V. 10. P. 848. DOI: 10.3390/ma10080848.
Massines F., Sarra-Burnet C., Fanelli F., Naudé N., Gherardi N. Atmospheric pressure low temperature direct plasma technology: Status and challenges for thin film deposition. Plasma Proc. Polym. 2012. V. 9. P. 1041–1073. DOI: 10.1002/ppap.201200029.
Leshchik A.V., Ochered'ko A.N., Ryabov A.Yu., Kudryashov S.V. Oxidation of alkylaromatics by oxygen in the dielectric barrier discharge. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 8. P. 15-21. DOI: 10.6060/ivkkt.20246708.16t.
Guschin A.A., Grinevich V.I., Kvitkova E.Yu., Gusev G.I., Shutov D.A., Ivanov A.N., Manukyan A.S., Rybkin V.V. Gas discharges as a tool for cleaning gas and solution mediums and synthesis of inorganic materials. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. Т. 66. Вып. 7.
С. 120-131. DOI: 10.6060/ivkkt.20236607.6835j.
Armenise V., Fanelli F., Milella A., D’Accolti L., Uricchio A., Fracassi F. Atmospheric pressure plasma treatment of polyurethane foams with He–O2 fed dielectric barrier discharges. Surf. Interfaces. 2020. V. 20. P. 100600. DOI: 10.1016/j.surfin.2020.100600.
Fanelli F., Fracassi F. Thin film deposition on open-cell foams by atmospheric pressure dielectric barrier discharges. Plasma Proc. Polym. 2016. V. 13. P. 470–479. DOI: 10.1002/ppap.201500150.
Fanelli F., Bosso P., Mastrangelo A.M., Fracassi F. Thin film deposition at atmospheric pressure using dielectric barrier discharges: Advances on three-dimensional porous substrates and functional coatings. Jpn. J. Appl. Phys. 2016. V. 55. P. 07LA01. DOI: 10.7567/JJAP.55.07LA01.
Uricchio A., Nadal E., Plujat B., Plantard G., Massines F., Fanelli F. Low-temperature atmospheric pressure plasma deposition of TiO2-based nanocomposite coatings on open-cell polymer foams for photocatalytic water treatment. Appl. Surf. Sci. 2021. V. 561. P. 150014. DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.150014.
Gao M., Wang Y., Zhang Y., Li Y., Tang Y., Huang Y. Deposition of thin films on glass fiber fabrics by atmos-pheric pressure plasma jet. Surf. Coat. Technol. 2020. V. 404. P. 126498. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2020.126498.
Michlíˇcek M., Manakhov A., Dvoˇráková E., Zajíˇcková L. Homogeneity and penetration depth of at-mospheric pressure plasma polymerization onto electrospun nanofibrous mats. Appl. Surf. Sci. 2019. V. 471. P. 835–841. DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.11.148.
Meunier L.-F., Profili J., Babaei S., Asadollahi S., Sarkissian A., Dorris A., Beck S., Naudé N., Stafford L. Modification of microfibrillated cellulosic foams in a dielectric barrier discharge at atmospheric pressure. Plasma Proc. Polym. 2021. V. 18. P. e2000158. DOI: 10.1088/1361-6595/abe91c.
Meunier L.-F., Profili J., Babaei S., Asadollahi S., Sarkissian A., Dorris A., Beck S., Naudé N., Stafford L. Characterization of non-thermal dielectric barrier discharges at atmospheric pressure in presence of microfibrillated cellulosic foams. Plasma Sources Sci. Technol. 2021. V. 30. P. 095019. DOI: 10.1088/1361-6595/abe91c.
Cámara-Torres M., Sinha R., Scopece P., Neubert T., Lachmann K., Patelli A., Mota C., Moroni L. Tuning cell behavior on 3D scaffolds fabricated by atmospheric plasma-assisted additive manufacturing. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. V. 13. P. 3631–3644. DOI: 10.1021/acsami.0c19687.
Akhavan B., Jarvis K., Majewski P. Hydrophobic plasma polymer coated silica particles for petroleum hydrocarbon removal. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2013. V. 5. P. 8563–8571. DOI: 10.1021/am4020154.
Chen F., Song J., Liu Z., Liu J., Zheng H., Huang S., Sun J., Xu W., Liu X. Atmospheric pressure plasma func-tionalized polymer mesh: An environmentally friendly and efficient tool for oil/water separation. ACS Sustain. Chem. Eng. 2016. V. 4. P. 6828–6837. DOI: 10.1021/acssuschemeng.6b01770.
You Y.S., Kang S., Mauchauffé R., Moon S.Y. Rapid and selective surface functionalization of the membrane for high efficiency oil-water separation via an atmospheric pressure plasma process. Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 15345. DOI: 10.1038/s41598-017-15713-x.
Sadeghi I., Aroujalian A., Raisi A., Dabir B., Fathizadeh M. Surface modification of polyethersulfone ultrafiltration membranes by corona air plasma for separation of oil/water emulsions. J. Membr. Sci. 2013. V. 430. P. 24–36. DOI: 10.1016/j.memsci.2012.11.051.
Gupta B.D., Semwal V., Pathak A. Nano-Optics: Funda-mentals, Experimental Methods, and Applications Micro and Nano Technologies. Chap. 7. Elsevier. 2020. P. 163-195. DOI: 10.1016/B978-0-12-818392-2.00007-X.
