Investigation of tunable wetting properties of modified natural mineral powders

Abstract

Bu tezde doğal mineral tozlarından (diatomit ve talk) su tutmayan yüzeylerin hazırlanması için uygulanabilir yöntemler sunulmuştur. Yüzey aşılaması için farklı silan çeşitleri kullanılmış ve en iyi sonuç mono klorosilan ile alınmıştır. Yüzey modifikasyonu yapılmış diatomitlerin su hassasiyet analizleri, parçacık yüzeyi üzerindeki ayarlanabilir ıslanma özelliklerinin incelenmesi için önemli bir çalışmadır. Mineral toz üzerine yapılan aşılanma sonrasında yüzeydeki kovalent bağlanma X-ışını fotoelektron spektroskopisi(XPS) ile teyit edilmiştir. Termogravimetrik analiz, azot adsorpsiyon izotermleri ve temas açısı ölçümleri, aşılama yoğunluğu ve hidrofobik partiküllerin diğer temel özelliklerinin değerlendirilmesinde kullanılmıştır. Diatomit minerali yüzey modifikasyonunda etkili bir strateji geliştirmek için prototip olarak seçilmiş ve yapılan çalışmalar suya karşı iki yönlü davranışta bulunan diğer bir doğal mineral olan talk üzerine uygulanmıştır. Bu tez çalışması uygun doğal minerallerden süperhidrofobik tozların üretilmesi için yeni bir yaklaşıma yol gösterici olmuştur.

In this thesis a feasible methodology was presented to prepare non wetting surfaces from natural mineral powders (diatomaceous earth and talc). Various ranges of silanes were used for the surface grafting and the best customization was achieved by monochlorosilane. Water affinity analysis of surface functionalized diatomaceous earth was the key a spect of loading tunable wettability on particle surface. Covalent attachment was confirmed via X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), while thermogravimetric analysis, nitrogen adsorption isotherms, and contact angle measurements were used for the evaluation of grafting density and other fundamental features of hydrophobic particles. Diatomaceous earth was chosen as a prototype to develop efficient strategy for surface modification which can be apposite to be applied to another natural particle so-called talc that represents dichotomic performance to water. The present study pave the way for a new approach that can be employed to any proper inherent texture for the production of superhydrophobic powders.