Surface modification of silica aerogels by hexamethyldisilazane-carbon dioxide mixtures and their phase equilibria

Metal oksit yüzeylerinin kimyasal modifikasyonunda süper kritik karbondioksitin (sk CO2) çözücü olarak kullanılmasının pek çok avantajı bulunmaktadır. Özellikle, süper kritik akışkanların düşük viskozitesi ve düşük yüzey gerilimi geleneksel çözelti metotlarına göre depozisyon kinetiklerinin gelişmesini sağlar. Uygulanım alanları polimer modifikasyonu, düşük-enerjili hidrofobik yüzeylerin oluşturulması, reversed-faz kromatografilerde kullanılmak üzere sabit fazların hazırlanışı, biyo-uyumlu yüzeylerin yapımı ve litografi, mikropatterning, sensörlerde mono-tabakaların oluşrurulması gibi alkil-silanların modifikasyon ajanı olarak kullanıldığı alanlardır.Bu çalışmada, monolitik silika aerojellerin yüzeylerini hexametildisilazan (HMDS)-karbon dioksit karışımları kullanarak hidrofobik olarak değiştirdik. Silika aerojeller iki aşamalı (asit-baz) sol-jel metodu kullanılarak, % 50 ağırlıklı tetraetilortosilikat ve çözücü etanolle hazırlanmıştır. Akişkan fazdaki HMDS yoğunluğunun etkileri ve reaksiyon süresi, 60 °C sabit sıcaklık ve 20.68 MPa sabit basıçta incelenmiştir. Uygulama sonucunda oluşan hidrofobik silika aerojeller, uygulamaya tabi tutulmamış aerojellerle aynı saydamlıktadır. Hidrofobiklik derecesi temas açısı testiyle belirlenmiş olup bu açı farklı şartlarda 130 ° olarak bulunmuştur. FTIR spektra hidrofilik yüzey silanol gruplarının azaldığını ve hidrofobik metil gruplarının oluştuğunu belirterek hidrofobikliği teyit etmiştir.Bu tezin ikinci bölümü HMDS-CO2'nin ikili karışımının buhar-sıvı denkliğiyle ilgilidir. HMDS-CO2 sisteminin bubble point basınç değerleri 298,15 K, 313,15 K, 327,65 K ve 341,95 K'de ve çeşitli yoğunluklarda elde edilmiştir. Sabit sıcaklıkta, bubble point basınçları HMDS yoğunluğu arttıkça azalmıştır. Sabit yoğunlukta, bubble point basınçları sıcaklık arttıkça artmıştır. Bubble point basıçları Peng-Robinson Stryjek-Vera durum denklemi kullanılarak modellenmiş olup deneysel sonuçlarla uyum göstermiştir.