Структурні та адсорбційні особливості аморфного нанокремнезему, модифікованого додаванням різної кількості поліметилсилоксану
The aim of this study was to elucidate the effects of polymethylsiloxane (PMS) and pretreatment conditions on the behavior of bound water, as well the properties of the PMS/nanosilica blends. Amorphous nanosilica A-300 with addition of PMS hydrogel (PMS/A-300 weight ratio of 1:9 for dry matters) was...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/508 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543909796118528 |
|---|---|
| author | Turov, V. V. Gun'ko, V. M. Krupska, T. V. Protsak, I. S. Pakhlov, E. M. |
| author_facet | Turov, V. V. Gun'ko, V. M. Krupska, T. V. Protsak, I. S. Pakhlov, E. M. |
| author_sort | Turov, V. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:19Z |
| description | The aim of this study was to elucidate the effects of polymethylsiloxane (PMS) and pretreatment conditions on the behavior of bound water, as well the properties of the PMS/nanosilica blends. Amorphous nanosilica A-300 with addition of PMS hydrogel (PMS/A-300 weight ratio of 1:9 for dry matters) was studied in various dispersion media (air, chloroform alone and with addition of trifluoroacetic acid, TFAA) in comparison to PMS and A-300 alone and PMS/A-300 (1:1) using low-temperature 1H NMR spectroscopy and cryoporometry. Dried nanosilica and PMS alone and in the blends were characterized using microscopy, nitrogen adsorption, infrared spectroscopy, thermogravimetry, and quantum chemistry. It was shown that the properties of the blends depend not only on the components content but also on mechanical treatment causing stronger compaction of the secondary structures of nanoparticles (aggregates of nanoparticles and agglomerates of aggregates) with increasing mechanical loading. Note that a similar behavior of various blends with hydrophobic and hydrophilic nanostructured materials was observed after hydro-compaction under different mechanical loadings. Theoretical modelling shows that the structure of bound water located at a surface of hydrophilic and hydrophobic nanoparticles changes with compaction of aggregates because of changes in the confined space effects and polarity of bound water molecules. These results reflect a general regularity appearing at appropriate amount of added water and certain mechanical loading onto the blends of hydrophilic and hydrophobic nanostructured materials, which become hydrophilic but renew the hydrophobic properties after subsequent drying. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:41Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-508 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:02Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5082022-06-29T10:03:19Z Structural and adsorption features of amorphous nanosilica modified by various addition of polymethylsiloxane Структурные и адсорбционные особенности аморфного нанокремнезема, модифицированного добавлением разного количества полиметилсилоксана Структурні та адсорбційні особливості аморфного нанокремнезему, модифікованого додаванням різної кількості поліметилсилоксану Turov, V. V. Gun'ko, V. M. Krupska, T. V. Protsak, I. S. Pakhlov, E. M. nanosilica polymethylsiloxane hydrogel polymethylsiloxane/nanosilica blend textural and morphological characteristics mechanical loading effect interfacial water behavior нанокремнезем поліметилсилоксан-гідрогель поліметилсилоксан/нанокремнезем суміш текстурні та морфологічні характеристики вплив механічної обробки поведінка міжфазної води нанокремнезем полиметилсилоксан-гидрогель полиметилсилоксан/нанокремнезем смесь текстурные и морфологические характеристики влияние механической обработки поведение межфазной воды The aim of this study was to elucidate the effects of polymethylsiloxane (PMS) and pretreatment conditions on the behavior of bound water, as well the properties of the PMS/nanosilica blends. Amorphous nanosilica A-300 with addition of PMS hydrogel (PMS/A-300 weight ratio of 1:9 for dry matters) was studied in various dispersion media (air, chloroform alone and with addition of trifluoroacetic acid, TFAA) in comparison to PMS and A-300 alone and PMS/A-300 (1:1) using low-temperature 1H NMR spectroscopy and cryoporometry. Dried nanosilica and PMS alone and in the blends were characterized using microscopy, nitrogen adsorption, infrared spectroscopy, thermogravimetry, and quantum chemistry. It was shown that the properties of the blends depend not only on the components content but also on mechanical treatment causing stronger compaction of the secondary structures of nanoparticles (aggregates of nanoparticles and agglomerates of aggregates) with increasing mechanical loading. Note that a similar behavior of various blends with hydrophobic and hydrophilic nanostructured materials was observed after hydro-compaction under different mechanical loadings. Theoretical modelling shows that the structure of bound water located at a surface of hydrophilic and hydrophobic nanoparticles changes with compaction of aggregates because of changes in the confined space effects and polarity of bound water molecules. These results reflect a general regularity appearing at appropriate amount of added water and certain mechanical loading onto the blends of hydrophilic and hydrophobic nanostructured materials, which become hydrophilic but renew the hydrophobic properties after subsequent drying. Цель роботы состояла в детальном анализе влияния полиметилсилоксана (ПМС) и условий подготовки на поведение связанной воды, как и на свойства смесей полиметилсилоксан/нанокремнезем. Аморфный нанокремнезем A-300 с добавкой гидрогеля ПМС (ПМС/A-300 = 1:9 для сухих компонентов) был изучен в разных дисперсионных средах (воздух, хлороформ, чистый или с добавкой трифторуксусной кислоты) по сравнению с ПМС и A-300 или ПМС/A-300 (1:1) с использованием низкотемпературной ЯМР 1H спектроскопии и криопорометрии. Сухой А-300 и ПМС, отдельно или в смесях, были изучены с помощью микроскопии, адсорбции азота, инфракрасной спектроскопии и квантовой химии. Было показано, что свойства смесей зависят не только от содержания компонентов, но и от механической нагрузки вследствие более сильного уплотнения вторичных структур наночастиц (агрегатов наночастиц и их агломератов) при увеличении механической нагрузки. Следует отметить, что такое поведение разных смесей гидрофобных и гидрофильных наноструктурированных материалов наблюдали после гидроуплотнения при различных нагрузках. Теоретическое моделирование показало, что строение связанной воды, локализованной на поверхности гидрофильных и гидрофобных наночастиц, изменяется при уплотнении агрегатов вследствие изменений влияния эффектов ограниченного пространства и полярности молекул связанной воды. Эти результаты отражают некоторую общую закономерность, которая наблюдается в гибридных гидрофобных/гидрофильных системах при добавлении некоторого количества воды и при некоторой механической нагрузке. Эти системы становятся гидрофильными, хотя после сушки они снова могут иметь гидрофобные свойства, которые снова исчезают при повторном гидроуплотнении. Мета роботи полягала в детальному аналізі впливу поліметилсилоксану (ПМС) і умов підготовки на поведінку зв’язаної води, як і на властивості сумішей поліметилсилоксан/нанокремнезем. Аморфний нанокремнезем A-300 з добавкою гідрогелю ПМС (ПМС/A-300 = 1:9 для сухих компонентів) було вивчено в різних дисперсійних середовищах (повітря, хлороформ, чистий чи з додаванням трифтороцтової кислоти, TFAA) у порівнянні з ПМС та A-300 чи ПМС/A-300 (1:1) з використанням низькотемпературної ЯМР 1H спектроскопії та кріопорометрії. Сухий А-300 та ПМС, окремо чи у сумішах, було вивчено за допомогою мікроскопії, адсорбції азоту, інфрачервоної спектроскопії та квантової хімії. Було показано, що властивості сумішей залежать не тільки від вмісту компонентів, але й механічного навантаження внаслідок більш сильного ущільнення вторинних структур наночастинок (агрегатів наночастинок та їх агломератів) при зростанні механічного навантаження. Слід зазначити, що таку поведінку різних сумішей гідрофобних та гідрофильних наноструктурованих матеріалів спостерігали після гідроущільнення з різнім навантаженням. Теоретичне моделювання показало, що будова зв’язаної води, яка локалізована на поверхні гідрофільних та гідрофобних наночастинок, змінюється при ущільненні агрегатів внаслідок змін впливу ефектів обмеженого простору та полярності молекул зв’язаної води. Ці результати відображають певну загальну закономірність, яка спостерігається в гібридних гідрофобних/гідрофільних системах при додаванні певної кількості води та при певному механічному навантаженні. Ці системи стають гідрофільними, проте після сушки вони знову можуть мати гідрофобні властивості, які знову зникають при повторному гідроущільненні. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-09-02 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/508 10.15407/hftp10.03.203 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 3 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 203-218 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 3 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 203-218 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 3 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 203-218 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.03 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/508/511 Copyright (c) 2019 V. V. Turov, V. M. Gun'ko, T. V. Krupska, I. S. Protsak, E. M. Pakhlov |
| spellingShingle | нанокремнезем поліметилсилоксан-гідрогель поліметилсилоксан/нанокремнезем суміш текстурні та морфологічні характеристики вплив механічної обробки поведінка міжфазної води Turov, V. V. Gun'ko, V. M. Krupska, T. V. Protsak, I. S. Pakhlov, E. M. Структурні та адсорбційні особливості аморфного нанокремнезему, модифікованого додаванням різної кількості поліметилсилоксану |
| title | Структурні та адсорбційні особливості аморфного нанокремнезему, модифікованого додаванням різної кількості поліметилсилоксану |
| title_alt | Structural and adsorption features of amorphous nanosilica modified by various addition of polymethylsiloxane Структурные и адсорбционные особенности аморфного нанокремнезема, модифицированного добавлением разного количества полиметилсилоксана |
| title_full | Структурні та адсорбційні особливості аморфного нанокремнезему, модифікованого додаванням різної кількості поліметилсилоксану |
| title_fullStr | Структурні та адсорбційні особливості аморфного нанокремнезему, модифікованого додаванням різної кількості поліметилсилоксану |
| title_full_unstemmed | Структурні та адсорбційні особливості аморфного нанокремнезему, модифікованого додаванням різної кількості поліметилсилоксану |
| title_short | Структурні та адсорбційні особливості аморфного нанокремнезему, модифікованого додаванням різної кількості поліметилсилоксану |
| title_sort | структурні та адсорбційні особливості аморфного нанокремнезему, модифікованого додаванням різної кількості поліметилсилоксану |
| topic | нанокремнезем поліметилсилоксан-гідрогель поліметилсилоксан/нанокремнезем суміш текстурні та морфологічні характеристики вплив механічної обробки поведінка міжфазної води |
| topic_facet | nanosilica polymethylsiloxane hydrogel polymethylsiloxane/nanosilica blend textural and morphological characteristics mechanical loading effect interfacial water behavior нанокремнезем поліметилсилоксан-гідрогель поліметилсилоксан/нанокремнезем суміш текстурні та морфологічні характеристики вплив механічної обробки поведінка міжфазної води нанокремнезем полиметилсилоксан-гидрогель полиметилсилоксан/нанокремнезем смесь текстурные и морфологические характеристики влияние механической обработки поведение межфазной воды |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/508 |
| work_keys_str_mv | AT turovvv structuralandadsorptionfeaturesofamorphousnanosilicamodifiedbyvariousadditionofpolymethylsiloxane AT gunkovm structuralandadsorptionfeaturesofamorphousnanosilicamodifiedbyvariousadditionofpolymethylsiloxane AT krupskatv structuralandadsorptionfeaturesofamorphousnanosilicamodifiedbyvariousadditionofpolymethylsiloxane AT protsakis structuralandadsorptionfeaturesofamorphousnanosilicamodifiedbyvariousadditionofpolymethylsiloxane AT pakhlovem structuralandadsorptionfeaturesofamorphousnanosilicamodifiedbyvariousadditionofpolymethylsiloxane AT turovvv strukturnyeiadsorbcionnyeosobennostiamorfnogonanokremnezemamodificirovannogodobavleniemraznogokoličestvapolimetilsiloksana AT gunkovm strukturnyeiadsorbcionnyeosobennostiamorfnogonanokremnezemamodificirovannogodobavleniemraznogokoličestvapolimetilsiloksana AT krupskatv strukturnyeiadsorbcionnyeosobennostiamorfnogonanokremnezemamodificirovannogodobavleniemraznogokoličestvapolimetilsiloksana AT protsakis strukturnyeiadsorbcionnyeosobennostiamorfnogonanokremnezemamodificirovannogodobavleniemraznogokoličestvapolimetilsiloksana AT pakhlovem strukturnyeiadsorbcionnyeosobennostiamorfnogonanokremnezemamodificirovannogodobavleniemraznogokoličestvapolimetilsiloksana AT turovvv strukturnítaadsorbcíjníosoblivostíamorfnogonanokremnezemumodifíkovanogododavannâmríznoíkílʹkostípolímetilsiloksanu AT gunkovm strukturnítaadsorbcíjníosoblivostíamorfnogonanokremnezemumodifíkovanogododavannâmríznoíkílʹkostípolímetilsiloksanu AT krupskatv strukturnítaadsorbcíjníosoblivostíamorfnogonanokremnezemumodifíkovanogododavannâmríznoíkílʹkostípolímetilsiloksanu AT protsakis strukturnítaadsorbcíjníosoblivostíamorfnogonanokremnezemumodifíkovanogododavannâmríznoíkílʹkostípolímetilsiloksanu AT pakhlovem strukturnítaadsorbcíjníosoblivostíamorfnogonanokremnezemumodifíkovanogododavannâmríznoíkílʹkostípolímetilsiloksanu |