Halloysit nanotüp bazlı süperhidrofobik renkli kaplamaların hazırlanması ve karakterizasyonu

Bu çalışmada, çeşitli endüstriyel uygulamalar için gereksinim duyulan süperhidrofobik renkli yüzeylerin halloysit nanotüp bazlı kaplama formülasyonları ile hazırlanması incelenmiştir. Bu amaçla, Metilen Mavisi (MM) yüklenmiş aktive edilmiş halloysit nanotüp (A-HNT/MM) ve tetraetoksisilan (TEOS) ve polidimetilsiloksan (PDMS), 1H,1H,2H,2H-perflorooktiltrietoksisilan (PFOTES), metiltrietoksisilan (MTES), oktiltrietoksisilan (OTES) ve hekzadesiltrimetoksisilan (HDTMS) gibi çeşitli silan bileşikleri ile sol-jel reaksiyonu üzerinden farklı kaplama formülasyonları oluşturulmuş ve bu formülasyonlar, püskürtme ile kaplama tekniği uygulanarak cam yüzeylere kaplanmıştır. A-HNT/MM/PFOTES materyali ile kaplanmış cam yüzey için optimum TEOS:PFOTES (mol:mol) miktarı, optimum sol-jel reaksiyon süresi ve optimum kürleme süresi sırasıyla 5:1, 60 dk ve 120 dk olarak belirlenmiştir. Su itme özelliğine, kimyasal ve çevresel stabiliteye ve kendi kendini temizleme özelliğine sahip renkli cam yüzeylerin ve hazırlanan kaplama formülasyonlarının karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Renkli yüzeylerin yüzey özellikleri üzerinde kaplama formülasyonunda kullanılan silan bileşiklerinin fonksiyonel alkil zincir uzunluğunun ve ayrıca, flor içeren ve içermeyen aynı zincir uzunluğuna sahip silan bileşiklerinin etkisi belirlenmiştir. A-HNT/MM/silan kompozitlerinin veya kaplanmış cam yüzeylerinin karakterizasyon çalışmaları transmisyon elektron mikroskobu (TEM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), haritalama, enerji dispersif X-ışını spektroskopisi (EDS), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), Fourier dönüşümlü infrared (FTIR), X-ışını difraksiyon (XRD), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve termal gravimetrik analiz (TGA) ölçümleri ile gerçekleştirilmiştir. MM ile renklendirilen cam yüzeyin en yüksek su temas açısı, A-HNT/MM/PFOTES ile kaplanmış yüzey için 163,0±2,1° olarak ölçülmüştür. Kaplama formülasyonunda kullanılan farklı zincir uzunluğuna sahip silan bileşiklerinin fonksiyonel alkil zincir uzunluğunun metil- grubundan oktil- ve hekzadesil- gruplarına doğru arttırılmasıyla, yüzeyin su itici özelliğinin iyileştiği ancak, renkli yüzeyin mekanik dayanımının zayıfladığı görülmüştür. Stabilite çalışmalarının sonuçları, renkli yüzeylere uygulanan polidimetilsiloksan (PDMS) tabakasının, kaplamanın mekaniksel, termal, kimyasal ve çevresel dayanımını iyileştirdiği, ancak kaplanmış renkli cam yüzeylerin su itici özelliğini azalttığını göstermiştir. Metilen Mavisi, Malahit Yeşili (MY) ve Bazik Fuhsin (BF) kullanılarak hazırlanan ve HDTMS ile modifiye edilen farklı renklere sahip A-HNT/MM/HDTMS, A-HNT/MY/HDTMS ve A-HNT/BF/HDTMS kompozit materyalleri ile kaplanmış çeşitli substrat (cam, filtre kâğıdı, ahşap ve kumaş) yüzeylerinde yüksek su temas açısı (>150°) değerleri ölçülmüş ve bu sonuç, A-HNT/MM/silan bazlı kompozit kaplama materyallerinin farklı renklerde süperhidrofobik malzemeler üretmek için farklı yüzeyler üzerine kolaylıkla uygulanabilir olduğunu göstermiştir. Burada hazırlanan A-HNT/boyarmadde/silan kompozit kaplama materyallerinin, farklı endüstrilerde kullanılan fonksiyonel yüzey kaplamalarının tasarımında büyük bir potansiyele sahip olacağı düşünülmektedir.