Water‐resistant latex coatings: Tuning of properties by polymerizable surfactant, covalent crosslinking and nanostructured ZnO additive

This paper deals with the development of acrylic latexes providing high‐performance wa-ter‐resistant coatings. For this purpose, mutual effects of anionic surfactant type (ordinary and polymerizable), covalent intra‐ and/or interparticle crosslinking (introduced by allyl methacrylate copolymerization and keto‐hydrazide reaction, respectively) and ionic crosslinking (provided by nanostructured ZnO additive) were investigated. The latexes were prepared by the standard emulsion polymerization of methyl methacrylate, butyl acrylate and methacrylic acid as the main mon-omers. The addition of surface‐untreated powdered nanostructured ZnO was performed during latex synthesis, resulting in stable latexes comprising dispersed nanosized additive in the content of ca 0.9-1.0 wt.% (based on solids). The coating performance with emphasis on water resistance was evaluated. It was determined that the application of the polymerizable surfactant improved coating adhesion and water‐resistance, but it wasn′t able to ensure high water‐resistance of coatings. Highly water‐resistant coatings were obtained provided that covalent intra‐ and interparticle cross-linking together with ionic crosslinking were employed in the coating composition, forming densely crosslinked latex films. Moreover, coatings comprising nanostructured ZnO additive displayed a significant antibacterial activity and improved solvent resistance. © 2021 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland.Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech RepublicMinistry of Education, Youth & Sports - Czech Republic [LM2018103]; Czech Academy of Sciences, Institute of Theoretical and Applied Mechanics [RVO 68378297]; TBU in Zlin [IGA/CPS/2020/001]RVO 68378297; IGA/CPS/2020/001; Ministerstvo Školství, Mládeže a Tělovýchovy, MŠMT: LM2018103; Akademie Věd České Republiky, AV Č

Photoinduced phenomena in As2S3 and As40S55Te5 thin films

Tato bakalářská práce se zabývá studiem struktury a optických vlastností tenkých amorfních skel o složení As2S3 a As40S55Te5 a jejich změn indukovaných expozicí resp. temperací.This thesis deals with photoinduced changes in thin smorphous layers of As2S3 and As40S55Te5 glasses.Katedra obecné a anorganické chemiePosluchač seznámil komisi se svojí bakalářskou prací. Dále reagoval na připomínky a zodpověděl otázky členů komise: Diskutujte vibrační pásy v Ramanových spektrech. Jak byla prováděna analýza složení připravených vzorků. Co je to penetrační hloubka? Diskutujte zvolené složení studovaných skel

Deposition and characterization of sulfide chalcogenide glass thin films prepared by spin-coating technique

Tato disertační práce se zabývá přípravou a charakterizací tenkých vrstev chalkogenidových skel As30S70, As30S45Se25, Ge25S75 a Ge20Sb5S75 deponovaných z jejich roztoků metodou spin-coating. Byl studován vliv temperace a expozice elektromagnetickým zářením na jejich optické vlastnosti, strukturu a chemickou odolnost. Vlastnosti vybraných spin-coatingem deponovaných tenkých vrstev byly porovnány s vrstvami deponovanými vakuovým napařováním.This dissertation thesis is focused on preparation and characterization of As30S70, As30S45Se25, Ge25S75 a Ge20Sb5S75 thin films deposited from their solutions by spin-coating technique. The influence of thermal stabilization and electro-magnetic beam exposure on their optical properties, structure and chemical resistance were studied. The properties of chosen spin-coated thin films were compared to properties of thin films deposited by vacuum thermal evaporation.Fakulta chemicko-technologickáDokončená práce s úspěšnou obhajobo

As-S thin films deposition by spin-coating method

Tato diplomová práce se zabývá přípravou a charakterizací tenkých amorfních vrstev chalkogenidových skel systému As-s ( AsxS100-x, kde x=30-40) připravených metodou spin-coatingu.This diploma thesisi deals with prepearation and characterization of As-S ( AsxS100-x where x=30-40) thin amorphous chalcogenide layers deposited by spin-coaing.Katedra obecné a anorganické chemieDiplomant seznámil komisi se svojí diplomovou prací. Dále reagoval na připomínky oponenta. Zodpověděl otázky členů komise: Diskutujte drsnost povrchu studovaných vrstev. Jaký je ideální tvar substrátu pro metodu spin-coating? Lze použité rozpouštědlo úplně odstranit z připravené vrstvy? Upřesněte rozpouštění skel. Diskutujte složení připravených roztoků

Teplotní závislost fotoindukovaný jevů v tenkých vrstvách As(20)Ge(12.5)S(67.5) připravených spin-coatingem

Chalcogenide glass thin films of ternary As20Ge12.5S67.5 composition were prepared in specular quality using spin-coating technique from n-butylamine based glass solution. The content of organic residuals was notably reduced by post-deposition thermal treatment. The annealing process induced significant structural changes resulting in thin films with the structure close to the source bulk glass. The thickness of deposited thin films was decreasing with increasing annealing temperature. Contrary, the refractive index, optical bandgap, roughness and chemical stability were increasing. The experimental data also proved that deposited thin films were photosensitive as opto-physical properties and chemical resistance were changed after UV light exposure. The exposed thin films annealed bellow 90 degrees C were etched slower than unexposed ones (negative etching) and the thin films annealed above 90 degrees C were etched faster (positive etching).Tenké vrstvy chalkogenidových skel ternárního složení As20Ge12.5S67.5 byly připraveny ve spekulární optické kvalitě pomocí metody spin-coating z roztoku skla v n-butylaminu. Obsah organických reziduí byl výrazně redukován temperací. Temperace indukovala výrazné strukturní změny vyúsťující v tenké vrstvy se strukturou blízkou výchozímu objemovému sklu. Tloušťka deponovaných tenkých vrstev se snižovala s rostoucí teplotou temperace. Naopak index lomu, optická šířka zakázaného pásu, drsnost a chemická stabilita postupně rostli. Experimentální data taktéž potvrdila, že deponované tenké vrstvy jsou fotocitlivé, přičemž vlivem expozice UV zářením došlo ke změně opto-fyzikálních vlastností a chemické odolnosti vrstev. Exponované tenké vrstvy stabilizované pod 90 stupňů celsia byly leptány pomaleji než neexponované (negativní leptání) a naopak vrstvy temperované nad 90 stupňů celsia se leptaly rychleji (pozitivní leptání)

Fyzikálně chemické změny v KCl-MgCl2/La-FAU katalyzátorech pro oxidativní dehydrogenaci etanu

In this research, a binary eutectic composition of KCl and MgCl2 supported over lanthanum exchanged FAU (faujasite) zeolite has been investigated for the oxidative dehydrogenation (ODH) of ethane. The catalyst was prepared by the thermal treatment of La-FAU with a mechanical mixture of alkali chlorides under a flow of helium at 500 degrees C. The eutectic mixture of alkali chlorides formed at this temperature and a molten layer were spread over the support. Synthesized fresh and spent catalysts were characterized to obtain information about changes in crystallinity, textural properties, phase content, chemical composition, and morphology of the catalyst over the reaction time. The initial conversion of ethane was 80% with ethene as the main product (65% yield). The catalyst deactivation has been demonstrated over time on the stream (TOS). The characterization methods confirmed that the chlorine was being removed from the catalyst. The side products detected by mass spectroscopy, including chlorinated hydrocarbons, have been found as a key pathway of chlorine removal from the catalyst. The exchange of chlorine for oxygen in the catalyst led to a significant decrease in the activity and production of higher hydrocarbons and their oxygenates as side products of the ODH reaction.Katalyzátory na bázi binárních eutektických směsí KCl a MgCl2 nanesených na La-FAU zeolitech byly testovány v oxidativní dehydrogenaci etanu. Katalyzátory byly charakterizovány z pohledu krystalinity, texturních vlastností, fázového obsahu a morfologie. Počáteční konverze etanu byla 80 % s etenem jako hlavním produktem (výtěžek 65 %)

Struktura a vlastnosti spin-coatingem deponovaných tenkých chalkogenidových vrstev Ge25S75

Amorphous chalcogenide thin films of Ge25S75 composition have been deposited by spin-coating technique. Optical properties of thin films were investigated by spectroscopic ellipsometry in UV-MIR spectral range. Obtained results prove an increase of the thin films refractive index in the transparent region and a decrease of their thickness with increasing annealing temperature implying densification of the glass structure. Short wavelength absorption edge is shifting to lower energies (red shift) with increasing annealing temperature. Decreasing organic molecules content with increasing temperature of annealing was observed in MIR part of extinction coefficient and verified by Raman spectroscopy and EDS. Raman spectra also gave evidence of thermo-induced structural polymerization and decomposition of organic salts molecules yielding thin films with structure similar to the structure of the source bulk glass.Amorfní chalkogenidové vrstvy složení Ge25S75 byly deponovány metodou spin-coatingu. Optické vlastnosti tenkých vrstev byly zkoumány metodou spektroskopické elipsometrie v UV-MIR spektrálním rozsahu. Získané výsledky potvrdily nárůst indexu lomu tenkých vrstev v jejich transparentní oblasti a pokles jejich tloušťky s rostoucí teplotou temperace, což naznačuje zhutňování jejich skelné struktury. Krátkovlnná absorpční hrana se posunuje směrem k nižším energiím (červený posun) s rostoucí teplotou temperace. S rostoucí teplotou temperace vrstev byl dále zjištěn pokles obsahu organických molekul z MIR části extinkčního koeficientu, což bylo potvrzeno i metodou Ramanovy spektroskopie a EDS. Ramanova spektra dále poskytla důkaz tepelně indukované strukturální polymerizace a rozkladu molekul organických solí za vzniku tenkých vrstev se strukturou podobnou struktuře výchozího objemového skla

Vliv temperace na optické vlastnosti, strukturu, fotocitlivost a chemickou stabilitu tenkých vrstev As30S70 připravených spin-coatingem

Chalcogenide glass (ChG) thin films prepared by solution based deposition technique offer important advantages over vacuum deposited films, which are useful for many applications especially in infrared optics. Their fabrication, which comprises dissolving the ChG in volatile organic solvent and then depositing thin film by spin coating the solution, is simpler and significantly cheaper. However, contaminants from the solvent are incorporated. The residual organic content in the films is significantly reduced by appropriate thermal treatment. This work reports the influence of specific annealing conditions and UV light exposure on the structure, opto-physical and chemical properties of As30S70 spin-coated ChG films. The results show increase in refractive index with increasing annealing temperature, whereas the thickness and optical bandgap decrease. The UV exposed regions of the samples exhibit positive etching in amine based solvents. The HS-LEIS spectroscopy is used to determine the elemental concentration profile of annealed thin film, which shows almost stable As/S ratio with composition close to that of the source bulk glass. Thus UV light induced structural changes and the mechanism of selective etching are proposed.Tenké vrstvy chalkogenidových skel (ChS) připravené roztokovými depozičními technikami nabízejí důležité výhody nad vrstvami deponovanými vakuovými metodami a současně jsou užitečné pro mnoho aplikací hlavně v IČ optice. Jejich příprava, které zahrnuje rozpouštění ChS v těkavých organických rozpouštědlech a následnou depozici vrstev spin-coatingem, je jednodušší a výrazně levnější než u vrstev připravených vakuovými metodami. Avšak může docházet k zabudovávání kontaminantů z použitých roztoků. Obsah organických reziduí lze však výrazně snížit vhodným tepelným režimem. Tato práce je zaměřena na studium vlivu specifických podmínek temperace a expozice UV zářením na strukturu a chemické vlastnosti vrstev ChS As30S70 připravených spin-coatingem. Výsledky ukazují nárůst indexu lomu s rostoucí teplotou temperace a současný pokles tloušťky a optické šířky zakázaného pásu. UV exponované oblasti vykazují pozitivní typ leptání v roztocích bazických aminů. Metoda HS-LEIS spektroskopie je využita pro stanovení prvkového koncentračního profilu temperovaných vrstev a prokázala téměř stabilní poměr As/S se složením blízkém výchozímu objemovému sklu. Byl navržen mechanismus UV indukovaných strukturálních změn a jejich vliv na selektivitu leptání

Selektivní leptání tenkých vrstev složení As30S45Se25 připravených spin-coatingem a vakuovým napařováním

Chalcogenide glasses are intensively studied materials due to their interesting optical properties such as high values of refractive index, wide transparency in IR, photosensitivity, etc.We report on the comparison of photo and thermo-induced changes in optical properties and chemical resistance of thermally evaporated and spincoated As30S45Se25 thin films. Significantly different trends of photo-induced changes in chemical resistance in both types of thin films such as negative etching of thermally evaporated thin films and positive etching of spin-coated thin films were observed. The structural changes responsible for the observed phenomena were investigated as well.Chalkogenidová skla jsou intenzivně studované materiály díky jejich zajímavým optickým vlastnostem.V této práci se zabýváme studiem foto a termoindukovaných změn v optických vlastnostech a chemické odolnosti vakuově napařených a spin-coatingovaných tenkých vrstev složení As30S45Se25. Byly pozorovány výrazně odlišné trendy ve fotoindukovaných změnách optických parametrů a chemické odolnosti ve studovaných tenkých vrstvách (pozitivní leptání spin-coatingovaných tenkých vrstev a negativní leptání vakuově napařených). Taktéž byly studovány změny ve struktuře

Modifikace z roztoku připravených chalkogenidových tenkých vrstev pomocí dopace zásobního roztoku

Solution processed thin chalcogenide films have attracted noteworthy attention due to the simplicity and thus low cost of applicable deposition techniques (e.g. spin-coating). In presented work we demonstrate the possibility to modify the thin films composition by altering the composition of source glass solution, which significantly improves tailoring potential of solution based thin films. Thin films of As30S70 composition of specular optical quality were prepared from As40S60 bulk glass and pure elemental sulfur by spin-coating method. The As40S60 source bulk glass is also commercially available as AMTIR-6. Optical properties, thickness, chemical resistance, structure and elemental composition of the thin films were studied in dependence on the annealing temperature. Results were compared with properties of thin films of the same As30S70 composition prepared by standard procedure from As30S70 bulk glass. Different thermo-induced structural transformations were observed in both sets of samples resulting in As30S70 thin films of very similar properties after thermal stabilization at 120 °C.Z roztoku připravené chalkogenidové tenké vrstvy přilákaly pozornost díky jednoduchosti (a tedy i nízkým nákladům) aplikovatelných depozičních technik (např. spin-coating). V této práci demonstrujeme možnost modifikace složení tenkých vrstev pomocí změny složení zásobního roztoku skla, což výrazně vylepší potenciál cílení a modifikaci vlastností z roztoku deponovaných tenkých vrstev. Tenké vrstvy složení As30S70 byly připraveny ve spekulární optické kvalitě z objemového skla As40S60 a čisté elementární síry pomocí metody spin-coating. Použité objemové sklo As40S60 je také komerčně dostupné po značkou AMTIR-6. Optické vlastnosti, tloušťka, chemická odolnost, struktura a složení vrstev byly studovány v závislosti na teplotě temperace. Výsledky byly porovnány s vlastnostmi tenkých vrstev stejného složení (As30S70), avšak připravených standardní procedurou z objemového skla As30S70. Byly pozorovány rozdílné tepelně indukované transformace v obou sadách vzorků vyúsťující v tenké chalkogenidové vrstvy As30S70 s velmi podobnými vlastnostmi po temperaci na 120 °