Состав гидрофобизирующий: Состав гидрофобизирующий(гидрофобизатор) Типром У-1 5 л СТО 112-32478306-2014: продажа, цена в Алматы. Гидрофобные пропитки, гидрофобизаторы от «ТОО «DIA Engineering Group»»

Гидрофобизирующий состав с эффектом мокрого камня DOCKER GIDROFOB BLICK, 10л в Москве

Описание

Создает эффективную УФ-пленку на поверхности эффект мокрого камня). Применяется для эффективной защиты всех видов минеральных поверхностей (фасады, тротуарная плитка, строительный камень, силикатный и керамический кирпич бетон, газобетон и пенобетон, штукатурка) от агрессивных атмосферных воздействий. Обработанные поверхности становятся стойкими к атмосферным осадкам, грунтовым водам и другим агрессивным воздействиям, в т.ч. кислотным. Сохраняет паропроницаемость. Состав не имеет запаха и цвета, не изменяет фактуру и цвет обработанных поверхностей. Увеличивает теплоизоляционные свойства материалов. Обладает антисептическими свойствами. Препятствует образованию грибков, плесени. Препятствует пыле- и грязеобразованию. Рабочая температура нанесения от -10С. Готовый раствор. Без кислоты. Экологичен. Пожаро- и взрывобезопасен.

Преимущества:

• Создает эффективную УФ-пленку на поверхности (эффект мокрого камня)
• Не меняет внешнего вида изделий и механических свойств обработанных материалов
• Глубокого проникновения;
• Быстросохнущий (10-15 минут)
• Не содержит кислоту
• Экономичный расход
• Высокая адгезия
• Не повреждает обрабатываемую поверхность
• Не содержит соединений ртути и тяжелых металлов
• Работы по нанесению можно проводить при температуре от -10°С

Cредний расход

1л: 5 — 7 м?

Способ применения:

Состав готовый к употреблению. Работы по гидрофобизации нужно производить в сухую погоду. Обрабатываемая поверхность должна быть очищена от пыли, грязи и остатков строительного мусора, масляных пятен и потеков, остатков краски. Трещины (исключая волосяные) должны быть заделаны. Гидрофобизатор наносится кистью, валиком или распылителем достаточно обильно, но без образования потеков. Возможна обработка погружением изделия в гидрофобизирующий состав на несколько минут. При нанесении средства в два слоя, второй наносится после впитывания, но до начала высыхания первого (обычно через 5-15 минут). Необходимая гидрофобность наступает после полного высыхания, как правило, через 24 часа. Высыхание должно происходить естественным путем. Гидрофобизатор не предназначен для обработки изделий из металла и пластмасс!

Меры предосторожности:

При попадании средства в глаза или на кожу – обильно промыть водой. В случае необходимости обратиться к врачу. При работе с составом использовать средства защиты для работы с химическими веществами (защитные костюмы, резиновые фартуки и перчатки, защитные очки) по ТНПА. Средство нетоксично, взрыво- и пожаробезопасно. При взаимодействии состава и его компонентов с воздушной средой и сточными водами токсичных, взрывоопасных соединений не образуется.

Срок годности и условия хранения:

Хранить в закрытом виде при температуре от 0 до 30°C в таре завода-изготовителя. Срок хранения 1 год со дня изготовления. Срок хранения состава в открытой таре — не более 3 часов. Не боится замораживания, сохраняет моющую способность после размораживания. Перед использованием и в случае с размораживанием средство рекомендуется перемешать.

Состав гидрофобизирующий(гидрофобизатор) Типром У 5 л СТО 112-32478306-2014

Гидрофобизатор Типром У – это кремнийорганический гидрофобизатор глубокого проникновения. Без запаха на очищенном растворителе. Это готовый к применению состав, представляющий собой смесь силанов и силоксанов в органическом растворителе.

Средство рекомендуется для поверхностной обработки строительных конструкций из керамического и силикатного кирпича, бетона, ячеистого бетона, штукатурки, тротуарной плитки, шифера, дерева, природного камня и других строительных материалов минерального происхождения с целью защиты от проникновения воды.

Свойства гидрофобизатора Типром У:

• Рекомендован для внутренних и наружных работ.
• Не изменяет внешний вид обработанного материала.
• Увеличивает атмосферостойкость и коррозийную стойкость материалов.
• Препятствует появлению повторных высолов.
• Увеличивает стойкость к воздействию щелочей и слабых кислот.
• Практически не снижает газо- и воздухопроницаемость.
• Устраняет капиллярный подсос в конструкциях, расположенных ниже уровня земли.
• Обработка тротуарной плитки резко снижает сцепление льда с минеральной поверхностью, что значительно облегчает процесс очистки от наледи.
• Проникает внутрь обрабатываемого материала на глубину до 35 мм (в зависимости от пористости материала).
• Водонепроницаемость – 120 мм вод.ст.

Гидрофобизатор следует наносить на чистую поверхность, равномерно при помощи кисти, валика, распылителя в несколько слоев (с интервалом не более 10 минут), до полного насыщения поверхности при температуре от -20°C до +30°С.

Водозащитный эффект наступает в течение 24 часов.

Во время работы применять защитные очки, резиновые перчатки. При попадании в глаза промыть водой. Беречь от детей и животных. Неадсорбирующие поверхности (окна, пластик, металл) и растения защищать от попадания.

МАТЕРИАЛ ОСНОВАНИЯ Дерево, Бетон, Штукатурка, Кирпич, Ячеистый бетон, Натуральный камень, Тротуарная плитка, Шифер

РАСХОД  0,15-0,35 л/м2

ТЕМПЕРАТУРА ПРИМЕНЕНИЯ -20 — +30 C

Пропитка для камня, гидрофобизирующий состав концентрат (1:2)020-5 AQUAISOL (АКВАИЗОЛ) — 5 л.=50м2.

 С удовольствием ответим на вопросы об этом продукте. 

Концентрат: 1:2 (разбавлять с водой)

Категория: Строительная профессиональная химия 

Тип: гидрофобизирующая силан/силоксановая эмульсия-пропитка для камня 

 Форма выпуска: 5 л  AQUAISOL (АКВАИЗОЛ) — гидрофобизирующая силан/силоксановая эмульсия-пропитка для камня и различных  минеральных поверхностей фасадов зданий, стен, крыши, кирпичей, брусчатки, тротуарного камня и т. п., для придания им влагоизолирующих и водоотталкивающих свойств, а также теплоизоляции. Необходим для продления срока службы и защиты поверхности.

 AQUAISOL (АКВАИЗОЛ): Придаёт поверхности теплоизолирующие, грязе- пыле- и водоотталкивающие свойства, существенно понижает поглощение влаги обработанной поверхностью, срок службы обработанной поверхности многократно увеличивается(до десяти лет и выше), качественная профилактика раннего разрушения структуры минеральной поверхности. Теплоизолирующие свойства пропитки — существенно экономит средства на отопление обработанного здания в зимний период. Надёжная профилактика появления сырости в домах, плесени, высолов, солончака, мха и т.п.

AQUAISOL (АКВАИЗОЛ) рекомендован в качестве надёжной влаго- и теплоизолирующей пропитки любых минеральных поверхностей: кирпич, бетон, шифер, газобетон, тротуарная плитка, все виды натурального и искусственного облицовочного камня, и другиъ минеральных строительных материалов.

Нашла широкое применение  в качестве добавки при домостроительном производстве, строительстве мостов, надземных переходов, в производстве брусчатки и тротуарной плитки, различных строительных смесей и готовых бетонных составов для  придания (или существенного снижения) водопоглощения, и повышения морозостойкости готового изделия. AQUAISOL (АКВАИЗОЛ): пропитка для камня — пропускает через обработанную поверхность молекулу воздуха — тем самым не нарушает воздухообмен обработанного камня(минеральной поверхности).

Срок гарантированной защиты обработанных AQUAISOL (АКВАИЗОЛ) пропитка для камня материалов — 10 и более  лет.

Пропитка для камня

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ:

AQUAISOL (АКВАИЗОЛ) — это современная, высокоэффективная, нетоксичная и абсолютно безопасная для людей и животных многокомпонентная система силан/силоксанов(все компоненты европейского производства) на водной основе. После нанесения и высыхания средства поверхность материалов приобретает водоотталкивающие свойства, при этом внешний вид материалов и паропроницаемость полностью сохраняются. В результате этого строительные материалы приобретают новые свойства, которые существенно улучшают их эксплуатационные характеристики. Уменьшается влажность материала, увеличивается морозостойкость и срок службы, снижается теплопроводность, повышается устойчивость к атмосферным воздействиям, поверхность приобретает грязеотталкивающий эффект.

AQUAISOL (АКВАИЗОЛ) пропитка для камня выпускается в виде концентрата, применение в чистом виде не допускается! Для приготовления готового рабочего раствора AQUAISOL (АКВАИЗОЛ) пропитка для камня, нужно развести концентрат обычной водой  комнатной температуры в соотношении 1:2, при этом необходимо тщательно перемешивать раствор. Работать в месте защищённом от воздействия прямых солнечных лучей, при температуре окружающей среды выше 5 С. Равномерно и в достаточном количестве нанести AQUAISOL (АКВАИЗОЛ) пропитка для камня, сверху вниз двукратно («мокрое по мокрому» — т.е. не давая высохнуть первому слою — наносится второй слой) нанести при помощи мелкопористого поролонового валика или специального строительного помпового распылителя. Не рекомендуется нанесение более двух слоёв.

Пропитка для бетона

 В процессе высыхания (в течение первых пяти минут после нанесения), необходимо при помощи кисточки удалить излишне нанесённые и не впитавшиеся капли пропитки AQUAISOL (АКВАИЗОЛ), не допуская полимеризации капель на поверхности камня. Поверхность перед нанесением необходимо очистить от плесени, пыли, грязи и прочего.  Для очищения рекомендуем использовать: CEMENT CLEANER, SALT CLEANER, FUNGI CLEAN.

РАСХОД: Расход готового раствора при 2-х разовом нанесении: известково-песчаный камень — 0,3 л/м², пористый бетон, газобетон — 0,5 л/м², песчаный камень — ок. 0,3 л/м², искусственный камень — 0,3 л/м², минеральная штукатурка — 0,4 л/м².

ФОРМА ВЫПУСКА: 5 л.

ОСОБЫЕ УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ:
При работе со средством использовать индивидуальные средства защиты: очки, перчатки. При попадании на кожу смыть водой. Беречь от психически больных людей и детей.

ХРАНЕНИЕ И ТРАНСПОРТИРОВКА:
Транспортировать любыми видами транспорта. Хранить в плотно закрытой таре, предохранять от воздействия прямых солнечных лучей.

Срок хранения: 36 месяцев.

Производитель: ООО ПРОСЕПТ (г.Санкт-Петербург)

Страна производитель: Россия

Цена указана рекомендованная для реализации на территории РК.

Использование гидрофобизатора для пропитки камня. (Огромное спасибо за видео Николаю Божефатову)

Опыт использования гидрофобизирующей пропитки для камня АКВАИЗОЛ(AQUAISOL) и результат обработки «дагестанского ракушечника» нашей покупательницей Натальей из г.Караганды.

PROSEPT AQUAISOL 5 л Пропитка для камня. Гидрофобизирующий состав.

PROSEPT AQUAISOL — водоотталкивающая и влагоизолирующая пропитка для минеральных строительных материалов. Применяется для защиты фасадов зданий, памятников, тротуарной плитки, облицовочного камня, цоколя, крыш и т. п. от воздействия влаги и окружающей среды.

Придает грязе- и водоотталкивающие свойства, снижает водопоглощение, существенно увеличивает срок службы, предотвращает преждевременное старение и разрушение материалов. Снижает теплопроводность материалов, тем самым экономит расходы на отопление зданий. Защищает от сырости, предотвращает образование высолов, плесени, мха, лишайников.

Подходит для пропитки любых минеральных строительных материалов: кирпич, бетон, шифер, газобетон, тротуарная плитка, все виды натурального и искусственного облицовочного камня.

Применяется также в качестве добавки при производстве тротуарной плитки, бетонов, штукатурных смесей для снижения водопоглощения и существенного увеличения морозостойкости. Пропитка не нарушает воздухообмен.

Срок гарантированной защиты обработанных материалов — 10 лет и более.

Механизм действия: PROSEPT AQUAISOL — это современная, высокоэффективная, нетоксичная для людей и животных многокомпонентная система силан/силоксанов на водной основе.

После нанесения и высыхания средства поверхность материалов приобретает водоотталкивающие свойства, при этом внешний вид материалов и паропроницаемость полностью сохраняются. В результате этого строительные материалы приобретают новые свойства, которые существенно улучшают их эксплуатационные характеристики.

Уменьшается влажность материала, увеличивается морозостойкость и срок службы, снижается теплопроводность, повышается устойчивость к атмосферным воздействиям, поверхность приобретает грязеотталкивающий эффект — загрязнения (пыль, копоть, сажа) легко смываются дождем либо водой из шланга. Достигается снижение расходов на содержание зданий — отопление, мойка, чистка, плановые ремонтные работы на фасадах.

Гидрофобизирующий состав «HydrophobNeo-W», Комплект 5 л / Маркет по химии в регионе Россия, Санкт-Петербург и Ленинградская обл., Санкт-Петербург

Информация

Уникальный гидрофобизатор для дерева, предотвращает размокание, разбухание и растрескивание древесины. Подходит для защиты ДСП ДВП, OSB. Применяется для эффективной защиты деревянных конструкций от проникновения влаги. Обработанная поверхность сохраняет паропроницаемость. После высыхания состава естественный цвет, структура и запах древесины практически не изменяются. Состав не образует пленку. Экологически безопасен. Подвергшиеся случайному воздействию воды обработанные изделия не разбухают и не коробятся. Обработанная поверхность сохраняет эффект водоотталкивания до 5 лет. Производится без использования опасных для здоровья человека и окружающей среды антисептиков.

21 декабря 2021 в 19:27 (до 19.01.2038)



НПФ НЕО+

(«НПФ НЕО+, ООО»)

Магазин «НПФ НЕО+, ООО»

Другие предложения от НПФ НЕО+, ООО

Похожие объявления

Гидрофобизирующий состав для пористых строительных материалов «Силол — А», цена 135 грн

Силол А

    Придает водоотталкивающие свойства кирпичной кладке, штукатурке, шиферу, черепице и т. п. 

    Гидрофобизирующий импрегнирующий состав придает водоотталкивающие (гидрофобные) свойства пористым материалам: бетонам, цементной штукатурке, гипсу, асбоцементу, черепице и пр., в случае необходимости позволяет провести гидрофобную пропитку на глубину 8-10 мм.

    «Силол А» — надежное средство для продления срока службы зданий, сооружений строительных конструкций и материалов, снижающее расходы на их обслуживание и капремонт. В отличие от известных гидрофобизаторов обладает дополнительно двумя функциями: протекторной и морозостойкой.

    «Силол А» — жидкая силоксановая композиция используемая для нанесения на поверхность строительных конструкций, для пропитки пористых материалов (бетон, кирпич, шифер, черепица, гипсокартон, ДВП, ДСП и т.п.), с целью придания им водоотталкивающих свойств и снижения водопоглощения. В результате обработки они приобретают высокую устойчивость к действию воды и растворов солей, морозо- и атмосферостойкость, долговечность.
 

Назначение Силол — А:

• не образуя поверхностного покрытия, состав проникает на глубину 2 – 10 мм и отверждается в эластичную смолу, которая придает водоотталкивающие (гидрофобные) свойства пористым материалам;
• для защиты дорожно-строительных конструкций, от разрушающего воздействия воды, растворов солей, агрессивных газов, мороза;
• препятствует закреплению несанкцио- нированных бумажных объявлений на опорах, ограждающих конструкциях, малых архитектурных формах.

Результат применения Силол — А:

• снижение водопоглощения пористыми материалами в десятки раз; 
• повышение морозостойкости бетона и железобетона в 1,5 – 2 раза;
• придание цементобетонам устойчивость к действию антиобледенительных солей;
• защита железобетона от карбонизации на 80-90%;
• сохранение газо- и паропроницаемости строительных материалов на 90%;
• предотвращение несанкционированного наклеивания объявлений;
• улучшение теплофизических показателей конструкций;
• уменьшение сцепления льда с подложкой;
• повышение декоративных свойств изделий из мрамора и гранита;
• улучшение внешнего вида строительных конструкций, предотвращение образования “высолов”;
• препятствие возникновению плесени.

ТУ У В.2.7-24.1-31911658.001-2002
ТУ У 24.1 – 31911658-013:2012

AQUAISOL. Пропитка для камня. Гидрофобизирующий состав (5л) Применяется для защиты фасадов зданий и памятников

Водоотталкивающая и влагоизолирующая пропитка для минеральных строительных материалов. Применяется для защиты фасадов зданий, памятников, тротуарной плитки, облицовочного камня, цоколя, крыш и т. п. от воздействия влаги и окружающей среды.
   
Придает грязе- и  водоотталкивающие свойства, снижает водопоглощение, существенно увеличивает срок службы, предотвращает преждевременное старение и разрушение материалов. Снижает теплопроводность материалов, тем самым экономит расходы на отопление зданий. Защищает от сырости, предотвращает образование высолов, плесени, мха, лишайников. 

Подходит для пропитки любых минеральных строительных материалов: кирпич, бетон, шифер, газобетон, тротуарная плитка, все виды натурального и искусственного облицовочного камня. 

Применяется также в качестве добавки при производстве тротуарной плитки, бетонов, штукатурных смесей для снижения водопоглощения и существенного увеличения морозостойкости. Пропитка не нарушает воздухообмен.

Срок гарантированной защиты обработанных материалов — 10 лет и более.  

Механизм действия: PROSEPT AQUAISOL — это современная, высокоэффективная, нетоксичная для людей и животных многокомпонентная система силан/силоксанов на водной основе.

После нанесения и высыхания средства поверхность материалов приобретает водоотталкивающие свойства, при этом внешний вид материалов и паропроницаемость полностью сохраняются. В результате этого строительные материалы приобретают новые свойства, которые существенно улучшают их эксплуатационные характеристики. Уменьшается влажность материала, увеличивается морозостойкость и срок службы, снижается теплопроводность, повышается устойчивость к атмосферным воздействиям, поверхность приобретает грязеотталкивающий эффект — загрязнения (пыль, копоть, сажа) легко смываются дождем либо водой из шланга. Достигается снижение расходов на содержание зданий — отопление, мойка, чистка, плановые ремонтные работы на фасадах.

Способ применения

Для приготовления рабочего раствора развести концентрат водой в соотношении 1:2. Обильно нанести водоотталкивающую пропитку сверху вниз при помощи кисти, валика либо распылителя. Рекомендуется двукратное нанесение. Второй слой наносить на еще влажный первый слой.
  
Поверхность должна быть сухой и свободной от загрязнений, цементных пятен, высолов и биопоражений (плесень, мох лишайники). Для очистки можно использовать специальные средства PROSEPT: для удаления цементных загрязнений — CEMENT CLEANER, для удаления высолов — SALT CLEANER, биопоражений  — FUNGI CLEAN. 

• защищает от воздействия осадков;
•  придает материалам водоотталкивающие свойства;
• снижает теплопотери в 1,5-2 раза;
•  подходит для различных материалов;
• не изменяет естественного цвета материалов.

Техническая информация

Расход: расход готового раствора при 2-х разовом нанесении: известково-песчаный камень — 0,3 л/м²; пористый бетон, газобетон — 0,5 л/м²; песчаный камень — ок. 0,3 л/м²; искусственный камень — 0,3 л/м²; минеральная штукатурка — 0,4 л/м².

Меры предосторожности: 
При работе со средством использовать индивидуальные средства защиты: очки, перчатки. При попадании на кожу смыть водой.

Хранение и транспортировка: 
Транспортировать любыми видами транспорта. Хранить в плотно закрытой таре, предохранять от воздействия прямых солнечных лучей.  

Срок хранения: 36 месяцев.

Концентрат: 1:2

Категория: Строительная химия

Тип: Гидрофобизатор

Форма выпуска: 1 л, 5 л

Гидрофобная поверхность – обзор

8.2 Гидрофобная поверхность

Гидрофобная поверхность – это поверхность, обладающая способностью отталкивать воду [1]. Термин «гидрофобность» произошел от двух греческих слов: «гидро», что означает «вода», и «фобос», что означает «страх». таким образом, гидрофобные поверхности можно определить как материал, который имеет тенденцию отталкиваться от воды. Как правило, гидрофобность поверхности можно измерить по углу контакта между каплями воды с самой поверхностью. Капли воды на гидрофобной поверхности будут очень легко стекать и сохранять свою сферическую форму с краевым углом более 90 градусов [8], в то время как супергидрофобные материалы обладают большими краевыми углами более 150 градусов и плохо смачиваются, как показано на рис.8.1. Напротив, для гидрофильных поверхностей капли воды распространяются далеко, а краевой угол очень мал и составляет менее 90 градусов. По этим поверхностям капли воды не катятся, а скользят.

Рис. 8.1. Схематическая диаграмма, представляющая контактный угол воды на гидрофильной, гидрофобной и супергидрофобной поверхности.

(Воспроизведено с разрешения Н. Нурайе, В.С. Хана, Ю. Лея, М. Джейлана, Р. Асматулу, Супергидрофобные электропряденые нановолокна, J. ​​Mater. Chem. A 1 (2013) 1929–1946.)

Согласно Бойновичу и Емельяненко [9], поведение капель воды на поверхности может быть связано с двумя факторами: поверхностной энергией и смачиваемостью. Обычно, когда некоторые материалы имеют более высокие энергетические состояния на поверхности, поверхность является гидрофильной, что приводит к меньшему краевому углу. В то время как, когда поверхностная энергия материалов низкая, молекулы в каплях воды больше притягиваются друг к другу по сравнению с поверхностью, что приводит к более высокому контактному углу, который является гидрофобным [10].Кроме того, смачиваемость, то есть поведение жидкости на твердой подложке, также была важным явлением в технических приложениях гидрофобных свойств. Смачиваемость часто обсуждается с точки зрения краевого угла, при котором капля жидкости встречается с границей твердого тела.

В природе гидрофобную поверхность можно увидеть на листьях лотоса или его научное название Nelumbo nucifera . В 1992 году лист лотоса был представлен как «эффект лотоса», который затем стал символом супергидрофобности и самоочищающихся свойств.Лотос ( N. nucifera ) — это полуводное растение с большими лепестками диаметром до 30 см, обладающее значительными водоотталкивающими свойствами. Поверхность листьев демонстрирует впечатляющую демонстрацию гидрофобных свойств, которые позволяют воде катиться по поверхности, а не скользить [11]. Листья лотоса имеют воск, покрывающий поверхность, и множество сосочков микроразмера, которые приводят к шероховатости поверхности, как показано на рис. 8.2A–D. Обе эти особенности поверхности в совокупности позволяют листу лотоса проявлять гидрофобные свойства и облегчают скатывание капель воды, которые собирают загрязнения по мере их движения.

Рис. 8.2. Эффект лотоса: (A) лист лотоса, (B) изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), микрососочков, присутствующих на поверхности листа лотоса, (C) изображение капли воды на листе лотоса и (D) структурная схема микро- и наноструктура одиночного микропапилла.

(Воспроизведено с разрешения L.-Y. Meng, S.-J. Park, Супергидрофобные материалы на основе углерода: обзор синтеза, структуры и применения. Carbon Lett. 15 (2014) 89–104.)

Многочисленные исследователи подтвердили, что сочетание шероховатости поверхности с низкой поверхностной энергией может привести к более высокой гидрофобности поверхностей, что способствует применению самоочищающихся материалов. Различные структуры могут давать поверхности с большим контактным углом, если они вносят определенную шероховатость вместе с низкой поверхностной энергией [2].

Чтобы имитировать поведение лотоса, для изготовления материалов покрытия использовались различные типы материалов, включая как органические, так и неорганические материалы. Для полимерных материалов, которые, как правило, гидрофобны по своей природе, основное внимание уделяется созданию шероховатости поверхности. Для органических материалов, которые обычно являются гидрофильными, гидрофобная обработка поверхности должна быть выполнена после изготовления поверхностных структур.Среди органических материалов материалы на основе углерода представляют коммерческий интерес.

Фактически разработка гидрофобных материалов и покрытий стала отдельным направлением современного материаловедения, которое бурно развивается [12, 13]. Мало того, гидрофобные материалы также привлекли большое внимание как в промышленных кругах, так и в различных научных областях. Об этом свидетельствует увеличение количества научных публикаций, посвященных особенностям смачивания супергидрофобных поверхностей, конструкции и подготовки текстурированных поверхностей, состоянию и составу поверхностей, позволяющих регулировать свойства смачиваемости [1, 2, 14].

Гидрофобные материалы широко используются в различных отраслях и областях. Например, гидрофобные материалы используются в качестве черепицы и окон в архитектурной индустрии. Гидроизоляция текстиля также становится основным потенциальным применением гидрофобных материалов. Это связано с тем, что волокнистая структура текстиля может сохраняться, при этом субстрат остается воздухопроницаемым и удобным в использовании. В морском транспортном средстве корпус корабля, который пропитывается водой, часто подвержен подводной проблеме биологического обрастания, из-за которой затраты на их эксплуатацию и техническое обслуживание высоки.Использование гидрофобного материала при изготовлении корпуса корабля может уменьшить эту проблему, так как уменьшение влажных зон позволяет снизить вероятность заселения поверхности биологическими организмами [1].

Несмотря на большие достижения в области применения гидрофобных материалов, технологические проблемы все еще остаются. Помимо массового производства, следует также учитывать доступность и стоимость сырья, чтобы включить гидрофобные материалы в коммерческий продукт.Поэтому в настоящее время проводятся многочисленные исследования для изучения большего количества потенциальных применений гидрофобного материала в будущем, включая подготовку более специализированных материалов.

Иерархические микро/наноструктуры для супергидрофобных поверхностей и суперлиофобных поверхностей против жидкого металла | Micro and Nano Systems Letters

16.

Bhushan B, Jung Y, Koch K: Микро-, нано- и иерархические структуры для супергидрофобности, самоочищения и низкой адгезии. Phil Trans Royal Soc A Math Phys Eng Sci 2009, 367: 1631–1672. 10.1098/рста.2009.0014

Артикул

Google Scholar

23.

Бхушан Б., Юнг Ю., Нимиц А., Кох К.: Лотосоподобные биомиметические иерархические структуры, разработанные путем самосборки трубчатых растительных восков. Ленгмюр 2009, 25: 1659–1666. 10.1021/la802491k

Артикул

Google Scholar

30.

Lau K, Bico J, Teo K, Chhowalla M, Amaratunga G, Milne W, McKinley G, Gleason K: Леса супергидрофобных углеродных нанотрубок. Nano Lett 2003, 3: 1701–1705.10.1021/nl034704t

Артикул

Google Scholar

45.

Yoon Y, Lee D, Lee J: Изготовление оптически прозрачной пленки искусственного листа лотоса PDMS с использованием недоэкспонированной и недодержанной фоторезистивной формы. J Microelectromech Sys 2013, 22: 1073–1080. 10.1109/JMEMS.2013.2264729

Артикул

Google Scholar

48.

Latorre L, Kim J, Lee J, Guzman P, Lee H, Nouet P, Kim C: Электростатическая активация микрокапель жидкого металла. J Microelectromech Sys 2002, 11: 302–308. 10.1109/JMEMS.2002.800934

Артикул

Google Scholar

56.

Эллисон А., Клемм Р., Шварц А., Грабб Л., Петраш Д.: Краевые углы ртути на различных поверхностях и влияние температуры. J Chem Eng Data 1967, 12: 607–609. 10.1021/je60035a037

Артикул

Google Scholar

Заявка на патент США для СУПЕРГИДРОФОБНОЙ КОМПОЗИЦИИ, ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЖЕ И СУПЕРГИДРОФОБНОЙ БУМАГИ Заявка на патент (Заявка № 20150075407 от 19 марта 2015 г.)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к композициям для покрытий.Более конкретно, изобретение относится к супергидрофобной композиции для покрытия подложек, в частности бумаги.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Явления супергидрофобности и ультрагидрофобности поверхностей проявляются на поверхностях, которые имеют краевой угол смачивания водой прибл. 115° до прибл. 150° или выше 150°. В природе листья лотоса считаются супергидрофобными, так как капли воды могут свободно перемещаться по их поверхности, собирая на своем пути поверхностную грязь. Считается, что такое поведение является результатом нанотекстуры их поверхности и слоя воска, присутствующего в листе. Однако супергидрофобные поверхности не могут быть получены простым нанесением на поверхность гидрофобного или олеофобного покрытия, а также требуется наличие нанотекстуры, то есть небольших выступов на поверхности, в результате которых получается рельеф порядка от 1 нм до 1000 нм. Когда на поверхность наносится нанотекстура, последняя становится гидрофобной, так что угол контакта с водой увеличивается со 100°-120° до более чем 150°.Не ограничиваясь теорией, считается, что эта нанотекстура создает этот гидрофобный эффект, захватывая воздух в пространствах между структурными элементами поверхности. Капли воды взаимодействуют как с очень мелкими кончиками гидрофильных частиц, так и с более крупными долинами между частицами, где сохраняется воздух. Воздух также обладает высокой гидрофобностью. Вода соприкасается с кончиками частиц и не проникает в воздушные мешки, расположенные в долинах. В результате вода не может оставаться неподвижной на поверхности и перемещается по ней куда угодно в зависимости от своего наклона.

Пример супергидрофобной композиции предшествующего уровня техники описан R. Laurie Lawin и др. в публикации патента США US-2008/0268233A1. Лори демонстрирует супергидрофобную или ультрагидрофобную композицию покрытия, содержащую гидрофобный полимер, который может быть гомополимером или сополимером полиалкилена, полиакрилата, полиметилакрилата, сложного полиэфира, полиамида, полиуретана, поливиниларилена, поливинилового эфира, сополимера поливиниларилена/алкилена, полиалкиленоксида или их комбинации с частицами, имеющими средний размер от 1 нм до 25 мкм.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ввиду вышеизложенного и с целью решения возникших ограничений целью изобретения является создание супергидрофобной композиции для покрытия подложки, образованной по меньшей мере одним гидрофобным агентом комплекса хрома. и неорганические наночастицы.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа приготовления супергидрофобной композиции для покрытия из полученной смеси, который включает смешивание по меньшей мере одного гидрофобного агента комплекса хрома и неорганических наночастиц.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение применения супергидрофобной композиции, которая содержит по меньшей мере один гидрофобный агент комплекса хрома и неорганические наночастицы для производства супергидрофобной бумаги.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Характерные детали изобретения описаны в следующих параграфах, которые предназначены для определения изобретения, но не ограничивают его объем.

Композиция покрытия по изобретению применима к широкому спектру подложек, включая, помимо прочего, пластики (полиэтилен, полипропилен, нейлон, силиконовый каучук, ПВХ, полистирол, полиуретан и т. д.), стекло, природные полимеры, такие как древесина (целлюлоза), полисахариды, белки, бумага, керамика, металлы и композиты.

Композиция покрытия согласно изобретению содержит компоненты, которые, в свою очередь, могут состоять из множества компонентов. Компоненты описаны ниже по отдельности, не обязательно в порядке важности.

Свойство быть «гидрофильным» относится к конституционному свойству молекулы или функциональной группы проникать в водную фазу или оставаться в ней.Таким образом, «гидрофобное» свойство относится к конституционному свойству молекулы или функциональной группы вести себя экзофильно по отношению к воде, т. е. иметь тенденцию не проникать в воду или покидать водную фазу. Дополнительную информацию см. Rompp Lexikon Lacke and Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Nueva York, 1998, «hydrophilicity», «hydrophobocity», стр. 294 и 295.

Гидрофобный агент комплекса хрома

один гидрофобный агент комплекса хрома, который может быть представлен (исключая ассоциированные молекулы растворителя, такие как молекулы воды и/или спирта) формулой:

, где R представляет собой углеводородную цепь по меньшей мере из 7 и более предпочтительно по меньшей мере из 12 атомов углерода и X представляет собой галоген, отличный от фтора.

В водном или спиртовом растворе молекулы и растворитель могут быть скоординированы, например:

где R’ представляет собой воду или спирт. Последующий гидролиз/нейтрализация высвобождает анионы X и координирует их с другими растворителями; группы растворителей могут затем терять протоны и реагировать с соседними объектами, которые поддерживают -ОН, путем координации с последующим удалением воды, обеспечивая связи -О- с соседними комплексами или субстратами и с гидрофобными наночастицами, которые более подробно описаны ниже.

Предпочтительные условия реакции используют гидрофобный агент комплекса хрома в растворе, например, спиртовом, водном или водно-спиртовом, отрегулированном для получения степени предварительной ассоциации или полимеризации гидрофобного агента комплекса хрома в растворе, но без осаждения.

Гидрофобные агенты комплекса хрома, подходящие для изобретения, имеются в продаже, например, комплекс жирная кислота/гидрокси/хлорид хрома (III), распространяемый Dupont под торговой маркой Quilon®, или альтернатива стеариловой кислоте на растительной основе, выпускаемая Northern Products Инк. под торговой маркой NECCOPLEX®.

Эти комплексы хрома, содержащиеся в растворах изопропанола, которые можно разбавлять водой, будут соответствовать формуле:

, где R представляет собой алкил C14-C18, а R’OH представляет собой изопропанол. Материалы, обработанные ими, одобрены для использования в контакте с пищевыми продуктами и лекарствами.

Обычно композицию по настоящему изобретению получают путем контактирования гидрофобных наночастиц с раствором гидрофобного агента комплекса хрома, необязательно с последующим влажным нагреванием.Гидрофобные наночастицы можно обрабатывать в больших количествах. В некоторых случаях следует проявлять осторожность (например, использовать перемешивание, псевдоожижение и т. д.) для предотвращения слипания или агломерации гидрофобных наночастиц друг с другом.

Quilon® доступен в пяти классах. Каждая степень содержит разное количество хрома, хлора и жирных кислот. Жирные кислоты также используются в цепочках разной длины. Quilon® C представляет собой пентагидрокси(тетрадеканоат)дихром.

Марки H и M представляют собой тетрадеканоат гидроксида хлорида хрома (1:2:4:1), но различаются по концентрациям активных ингредиентов (выше в марке H).

Марки S и L представляют собой октадеканоат гидроксида хлорида хрома (1:2:4:1) и опять же отличаются по силе, будучи выше в степени L.

Содержание хрома, хлора и жирных кислот пяти марок (включая растворитель изопропанол) показаны в таблице 1 ниже (взято из информации о продукте, предоставленной Du Pont®). Содержание в мас. %812.612.77.87.8Жирная кислота11.819.021.211.714.8

Реакционная способность гидрофобизатора комплексной части хрома определяется степенью гидролиза и полимеризации. Степени H, L, M и S Quilon® являются мономерами и быстро реагируют с отрицательно заряженными материалами. Комплекс хрома в Quilon® класса C более полимеризован и связывается с поверхностью подложки и гидрофобными наночастицами при более низких температурах отверждения; комплекс также быстрее связывается с органическими растворителями.

Гидрофобизирующий агент комплекса хрома используется в количестве прибл. 0,01% до прибл. 50% по массе в расчете на массу композиции. В одном варианте осуществления гидрофобный агент комплекса хрома используется в количестве от примерно 3% до примерно 30% по массе.

Гидрофобные или гидрофильные неорганические наночастицы

Супергидрофобная композиция по настоящему изобретению использует гидрофобные, гидрофильные неорганические наночастицы или их комбинации.Предпочтительно используют гидрофобные наночастицы из-за их сродства с гидрофобным агентом комплекса хрома, однако использование гидрофильных наночастиц в сочетании с гидрофобным агентом комплекса хрома и другими соединениями приводит к тому, что указанные гидрофильные наночастицы приобретают гидрофобную способность.

Неорганические наночастицы, используемые в композиции по настоящему изобретению, имеют средний размер частиц от примерно 1 нм до примерно 35 нм и предпочтительно от примерно 5 нм до примерно 20 нм.

Неорганические наночастицы используются в количестве от прибл. 0,01% до прибл. 50% по массе в расчете на массу композиции. В одном варианте осуществления неорганические частицы используются в количестве от прибл. от 5% до прибл. 35% по массе.

Гидрофобные наночастицы предпочтительно получают путем модификации поверхности пирогенного диоксида кремния соединениями, содержащими гидрофобные группы.

Подходящие гидрофобные наночастицы предпочтительно включают неорганические наночастицы, которые могут нести на своей поверхности гидрофобные группы.Примеры подходящих гидрофобных наночастиц получают реакцией неорганических гидрофильных наночастиц с соединениями, имеющими гидрофобные группы, в частности, с органофункциональными соединениями кремния, имеющими по меньшей мере одну функциональную группу, которая реагирует с гидрофильными группами гидрофильных неорганических наночастиц, которые представляют собой по меньшей мере один гидрофобный радикал.

Примерами гидрофильных неорганических наночастиц, используемых для производства гидрофобных наночастиц, являются частицы на основе оксидов и/или смешанных оксидов, включая гидрат оксида по крайней мере одного металла или полуметалла из основных групп два и шесть и переходных групп с первой по восемь элементов Периодической таблицы химических элементов или лантаноидов, в частности, оксиды и/или смешанные оксиды, включая гидраты оксидов, выбранные из группы элементов Si, Al, Ti, Zr и/или Ce. Примерами являются наночастицы на основе SiO ₂ , например, пирогенно приготовленный диоксид кремния, силикаты, Al ₂ O ₃ , гидроксид алюминия, алюмосиликаты, TiO ₂ , титанаты, ZrO ₂ , или сирконаты, CeO _{3 наночастицы на основе.}

В качестве соединений, содержащих гидрофобные группы, особенно предпочтительно использовать органофункциональные соединения кремния, которые имеют по крайней мере одну алкильную группу, имеющую от 1 до 50 атомов углерода, в частности, имеющую от 1 до 10 атомов углерода и имеющую по крайней мере одну гидролизуемую группу и/или или по меньшей мере одну группу ОН и/или группу NH. Примерами соединений, имеющих гидрофобные группы, являются алкилалкоксисиланы, особенно диалкилдиалкоксисиланы и алкилтриоалкоксисиланы, предпочтительно триалкилхлорсиланы и диалкилдихлорсиланы, алкилполисилоксаны, диалкилполисилоксаны и алкилдисилозаны и т.п.В качестве соединений, имеющих гидрофобные группы, также пригодны: различные мономерные и/или олигомерные сложные эфиры кремния, имеющие метокси-, этокси- или н-пропози- и/или изопропокси-группы и имеющие степень олигомеризации от 1 до 50, в частности от 2 до 10, предпочтительно от 3 до 5.

Дополнительными примерами органических функциональных соединений являются соединения органического функционального диоксида кремния, раскрытые в патенте Германии DE-10049628, который полностью включен посредством ссылки.

Дополнительными примерами соединений, содержащих гидрофобные группы, являются продукты, известные и коммерчески доступные под торговым названием DYNASILAN® и продаваемые Hüls.

В качестве соединений, имеющих гидрофобные группы, особенно предпочтительно использовать диметилдихлорсилан, и/или гексаметилдисилазан, и/или октилтриметоксисилан, и/или диметилполисилоксан.

Особенно предпочтительными гидрофобными наночастицами являются наночастицы на основе продуктов реакции SiO2 и диметилдихлорсилана и гексаметилдисилазана, в частности продуктов реакции SiO2 и диметилдихлорсилана.

Примерами гидрофобных наночастиц, которые можно использовать, являются стандартные продукты, продаваемые компанией Degussa под торговой маркой Aerosil®, особенно Aerosil® 8200, R106, R202, R972, R972V, R974, R974V, R805 или R812, или компанией Wacker под торговой маркой Aerosil®. товарный знак или обозначение типа HDK, особенно HDK h25, H 18, h30, h40 или 2000.

В случае кремнеземов, которые могут быть использованы, см., например, брошюру «Pyrogen Kiesselsauren-Areosil®» от Silvento, Degussa-Hüls AG.

Другими примерами коммерчески доступных гидрофобных наночастиц являются CMP HB215, HB220, HB615, HB620, HB630, HB720.

Примерами неорганических гидрофильных наночастиц, используемых для изготовления супергидрофобных наночастиц по настоящему изобретению, являются частицы на основе оксидов и/или смешанных оксидов, включая гидраты оксидов по меньшей мере одного металла или полуметалла из двух и шестой основных групп , и переходные группы с первой по восьмую Периодической таблицы химических элементов или лантаноидов, особенно оксидов и/или смешанных оксидов, включая гидраты оксидов, выбранных из группы элементов Si, Al, Ti, Zr и/или Ce . Примерами являются наночастицы на основе SiO ₂ , например, пирогенный диоксид кремния, силикаты, Al ₂ O ₃ , гидроксид алюминия, алюмосиликаты, TiO ₂ , титанаты, ZrO ₂ или sir 2 , особенно пирогенные наночастицы на основе диоксида кремния.

Неорганические наночастицы могут быть выбраны из наночастиц оксида алюминия, наночастиц диоксида кремния, наночастиц оксида титана, наночастиц оксида циркония, наночастиц золота, наночастиц серебра, наночастиц никеля, наночастиц оксида никеля, наночастиц оксида железа, наночастиц сплавов и их комбинаций.

Смазка на основе соли металла

Композиция по настоящему изобретению дополнительно включает по меньшей мере одну смазку на основе соли металла, которая действует как разделительное средство.

Для получения смазки на основе солей металлов используют органические карбоновые кислоты, предпочтительно органические монокарбоновые кислоты с 8-24 атомами углерода, предпочтительно с 16-20 атомами углерода, например, лауриновую кислоту, пальмитиновую кислоту, олеиновую кислоту, изостеариловую кислоту и предпочтительно стеариловую кислоту. кислота. Он показал очень хорошую эффективность, и поэтому стеариловая кислота предпочтительно используется в торговле, и она может содержать до 10% по весу, предпочтительно до 5% по весу других карбоновых кислот, при необходимости ненасыщенных, с более чем 8 атомы углерода.

В качестве металлов для образования смазки на основе солей металлов применяют металлы групп IA, IB, IIA или IIB Периодической таблицы химических элементов, а также алюминий, хром, молибден, железо, кобальт, никель, цинк, свинец , сурьма или висмут. Предпочтительно используют щелочные металлы, особенно натрий и калий, щелочноземельные металлы, особенно магний и кальций.

В качестве солей металлов предпочтительно используют соли изостеариловой кислоты и/или особенно стеариловой кислоты, предпочтительно стеарат кальция, стеарат натрия, стеарат калия, стеарат аммония, стеарат цинка, изостеарат цинка или смесь по меньшей мере двух стеаратов из указанных .

Смазка на основе соли металла используется в количестве прибл. 0,01% до прибл. 10% по массе в расчете на массу композиции. В одном варианте осуществления смазка на основе соли металла используется в количестве от прибл. от 1% до прибл. 5% по массе.

Лецитин

Композиция по настоящему изобретению дополнительно включает по меньшей мере один лецитин. Чистый лецитин представляет собой фосфатидилхолин, замещенный жирной кислотой, имеющий общую структурную формулу:

Однако на практике лецитин редко доступен в чистом виде, и, вообще говоря, термин лецитин относится к сложной смеси, присутствующей в природе, фосфатиды, триглицериды, углеводы, стеролы и другие вторичные ингредиенты.

Лецитин обычно получают из растительного масла, основным источником которого является соевое масло. Другие источники лецитина включают яичный желток, молоко и мозг животных. Фосфатиды, присутствующие в лецитине, аналогичны, за исключением того, что их пропорции различаются. Точно так же другие вторичные составляющие лецитина варьируются в зависимости от конкретного источника.

Типичные профили жирных кислот коммерчески доступного лецитина, показаны в следующей таблице 2:

Типичный состав соевого лецитина, который является наиболее распространенным коммерческим продуктом, показан в следующей таблице 3:

Представляющие собой I, II и III, следующие:

В настоящем изобретении может быть использована любая из этих форм природного лецитина.Кроме того, лецитин не обязательно должен быть чистым, и его можно использовать в качестве стабилизатора и понизителя вязкости либо коммерчески доступных марок лецитина, которые обычно представляют собой смеси фосфатидилхолина, фосфатидилэтаноламина, фосфатидилинозитола (фосфатидов) и триглицеридов, независимо от источник, например, яичный желток, соевые бобы и т. д. Однако обычно предпочтительно использовать форму лецитина, дважды отбеленную, чтобы свести к минимуму любые запахи, которые могут возникнуть из-за использования натуральных продуктов.

Некоторые коммерческие образцы соевого лецитина: ALCOLEC® S, представляющий собой жидкий соевый лецитин, ALCOLEC® F 100, представляющий собой порошкообразный соевый лецитин, и ALCOLEC® Z3, представляющий собой гидроксилированный лецитин, все доступны от American Lecithin Company.

Лецитин используется в любом количестве. Как правило, лецитин используют в количестве от прибл. 0,01% до прибл. 10% по массе в расчете на массу композиции. В одном варианте осуществления лецитин используют в количестве от прибл. 0,3% до прибл. 2% по массе.

Другие соединения

Композиция по настоящему изобретению также включает воду для облегчения нанесения, а также служит водной фазой для диспергирования других соединений. Он также может включать по меньшей мере один другой диспергатор на основе спирта, такой как этиловый спирт, изопропиловый спирт, н-пропиловый спирт, н-бутиловый спирт, стеариловый спирт и бутанол или сорбит. С другой стороны, он может содержать латекс или мочевину, хитозан и ПВА.

Кроме того, он может дополнительно содержать крахмал, катионоактивный крахмал, катионоактивный амилопектиновый крахмал, ацетилированный крахмал, этилированный крахмал, полезный для применения в субстрате целлюлозы в клеильном прессе, как описано ниже.

Способ получения супергидрофобной бумаги

В одном варианте осуществления настоящего изобретения супергидрофобную композицию готовят из водного базового раствора по меньшей мере одного из следующих соединений: спирта, лецитина, мочевины, латекса и воды в отношение 0.от 01% до 40% по массе, предпочтительно от 3% до 30% по массе. Затем добавляют неорганические наночастицы, будь то гидрофобные, гидрофильные или их комбинации в соотношении от 0,01% до 50% по весу, предпочтительно от 5% до 35% по весу, медленно при постоянном перемешивании, в течение этого времени гидрофобный агент хрома сложные условия отношения в соотношении от 0,01% до 50% по весу вместе с другим диспергатором, таким как этиловый спирт, изопропиловый спирт при постоянном перемешивании в течение подходящего периода. Таким образом, полученная смесь содержит смесь гидрофобизатора комплекса хрома и неорганических частиц.

Процесс получения супергидрофобной бумаги

Используемый здесь термин «бумага» или «целлюлозная подложка» включает не только бумагу и ее производство, но также и другие продукты, такие как картон и картон, и их производство.

В одном варианте осуществления изобретения целлюлозная подложка покрывается с обеих сторон супергидрофобной композицией изобретения в клеильном прессе в непрерывном процессе производства бумаги.

Целлюлозный субстрат формируется из целлюлозной композиции, которая содержит смесь целлюлозных волокон, обычно называемых волокнами древесной целлюлозы, полученной из сырья, содержащего целлюлозу с короткими волокнами, целлюлозу с длинными волокнами или их комбинации. Термины «целлюлоза с короткими волокнами» и «целлюлоза с длинными волокнами» относятся к видам деревьев, из которых получают древесину, которая служит сырьем для бумаги; таким образом, целлюлозу с короткими волокнами получают в основном из голосеменных деревьев или хвойных пород, таких как сосна или пихта, в то время как целлюлозу с длинными волокнами получают из деревьев покрытосеменных или цветущих деревьев, таких как дуб, береза ​​или клен. Длина волокон коротковолокнистой целлюлозы колеблется от 0,2 мм до 0,8 мм, а волокна длинноволокнистой целлюлозы колеблется от 0,8 мм до 4,5 мм.

Целлюлозный субстрат по настоящему изобретению может также включать смесь регенерированной бумаги, бывшей в употреблении, и регенерированной белой бумаги. Термин «восстановленная бывшая в употреблении бумага» в контексте настоящего раскрытия относится к роли бумаги или предметов, которые использовались потребителем и были возвращены на фабрику для переработки.Примерами переработанной бумаги, которая может быть использована в изобретении, являются: картон, плотный картон, гофрированный картон (OCC), простой гофрированный картон, односторонний гофрированный картон, двусторонний гофрированный картон, картон, намотанный (водный картон), дуплексный, триплексный или мультиплексный картон, ДСП, плотный картон, бумажный картон, крафт-бумага, смесь мягкой бумаги (СМП), смесь твердой бумаги (СМП), обрезки картона, фабричная упаковка, механическая бумага, газетная бумага, газетная краска Качество (#7 ONP), чернила специального качества для газетной бумаги (#8 ONP), излишки газетной бумаги (OI или OIN), журнальная бумага (OMG), новая крафт-бумага с двойным гофрированием (DLK), использованная коричневая крафт-бумага, смешанная крафт-бумага, крафт цветной новый, мешки для супермаркетов (КГБ), мешки для мусора многослойная крафт-бумага, конверты вырезаны из новой коричневой крафт-бумаги, смешанная бумажная стружка механическая или полумеханическая, механическая бумага для компьютерной распечатки (GWCPO), бумажные обрезки новые для цветной упаковки, бумага срезы полуотбеленные, у бумага офисная неклассифицированная (УОП), бумага офисная сортовая (СОП), бумага цветная и копировальная бухгалтерская (МКЛ), отрезки мелованной механической бумаги (КГМ), отрезы картона беленого и печатного, картона беленого и с опечатками, картона беленого непечатного, и их комбинации.

Термин «регенерированная бумага, бывшая в употреблении» в контексте настоящего раскрытия относится к белой бумаге, полученной из обычной макулатуры, используемой при производстве указанной бумаги, или к бумаге или бумажным предметам, потребителя и которые были возвращены на завод для переработки. Некоторыми примерами регенерированной белой бумаги, которая может быть использована в этом изобретении с целлюлозным покрытием, являются: белая бумага для бумаги — белые пустые новости (WBN), бумага для публикаций — заготовки для публикаций (CPB), мягкая белая стружка (SWS), твердая белая стружка ( HWS), плотные белые конверты (HWEC), белая классифицированная бумага для бухгалтерской книги (CMS), белая бумага для главной бухгалтерской книги (LMM), бумага для компьютерной распечатки (CPO), бумага для книг с покрытием (CBS) и их комбинации.

Целлюлозный субстрат по настоящему изобретению может дополнительно содержать проклеивающие агенты, такие как димер алкилкетена и его производные, алкенилянтарный ангидрид, стеарат кальция, стеарат магния, целлюлозу и их комбинации. В соответствии со стадиями процесса изготовления бумаги предшествующего уровня техники, внутреннюю проклейку бумаги по изобретению можно проводить во время или после стадии рафинирования целлюлозы путем нанесения димера и производных алкилкетена и алкенилянтарного ангидрида, а также поверхностной проклейки. Стадия проклейки может быть выполнена во время стадии прессования путем применения димера алкилкетена и его производных, алкенилянтарного ангидрида, стеарата кальция, стеарата целлюлозы и их комбинаций.Для эффективной проклейки желательно, чтобы проклеивающий агент равномерно распределялся по волокнам целлюлозы, поэтому предпочтительно готовить эмульсии или дисперсии, содержащие водную фазу и мелкодисперсные частицы, диспергированные в ее проклеивающих агентах, и использовать стабилизаторы эмульсий. . Стабилизаторы эмульсий или связующие вещества, обычно используемые для приготовления этих эмульсий, представляют собой, например, крахмалы и катионные полимеры, описанные ниже.

Целлюлозная подложка по настоящему изобретению, кроме того, может дополнительно содержать один или несколько наполнителей для повышения термостойкости бумаги по настоящему изобретению и служить в качестве герметика для указанной бумаги, так что микрочастицы большого количества карбоната кальция могут быть включены , из гранулированного карбоната кальция, из осажденного карбоната кальция, каолин, диоксид титана, рутиловый диоксид титана, анатазный диоксид титана, гидратированный силикат алюминия, тальк и их комбинации. В способе изготовления бумаги в соответствии с предшествующим уровнем техники наполнители можно добавлять при приготовлении и рафинировании бумажной массы, а также после формирования бумаги на стадии склеивания прессованием.

Целлюлозная подложка по настоящему изобретению может дополнительно содержать одно или несколько связующих веществ с целью повышения прочности бумаги по настоящему изобретению и служить в качестве герметика, препятствующего прохождению жидкостей, таких как крахмал, катионоактивный крахмал, катионоактивный амилопектиновый крахмал, ацетилированный крахмал, этилированный крахмал, поливиниловый спирт, карбоксиметилцеллюлоза, анионный полиакриламид, катионный полиакриламид, эпихлоргидринполиамин, поливинилацетат, полиакрилаты, полиакриловая кислота, полистирол, хлорид 2-гидрокси-3-(триметиламмонио)пропиламилопектина и их комбинации .Катионоактивный амилопектиновый крахмал можно добавлять в любой момент процесса изготовления бумаги, например, во время или после этапа рафинирования бумажной массы. Если желательно, помимо катионоактивного амилопектинового крахмала, в целлюлозу также можно добавить катионоактивный крахмал.

В одном варианте осуществления слои покрытия, образованные супергидрофобной композицией по настоящему изобретению и нанесенные клеильным прессом, покрывают обе поверхности целлюлозной подложки. Слой покрытия минимально проникает в целлюлозную подложку или вообще не проникает в нее.Следовательно, супергидрофобная композиция может практически отсутствовать в целлюлозном субстрате. В идеале контроль пенетрации достигается при нанесении покрытия в клеильном прессе с дозирующим устройством, так что можно точно контролировать толщину внешней пленки. Уровни пористости бумаги также влияют на проникновение покрытия. Контроль толщины и проникновения является ключом к созданию трех отдельных смежных слоев, образующих структуру, которая имеет высокопрочное внешнее покрытие вокруг сердцевины небольшой плотности.

В одном варианте осуществления процесса, используемого для изготовления целлюлозной подложки или супергидрофобной бумаги по настоящему изобретению. Известны различные типы бумагоделательного оборудования, многие из которых имеют варианты типичного типа машины от мокрой части до сухой части. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено конкретным типом бумагоделательной машины.

Мокрая часть может включать рафинер для механической обработки целлюлозы, бак машины, напорный ящик, выпускающий широкую струю производственной композиции на участок ткани с образованием волокнистого бумажного полотна, участок ткани, имеющий чрезвычайно тонкое подвижное сито, секцию прессования и секцию сушки, содержащую множество опорных роликов, которые сушат волокнистое полотно и транспортируют его к клеильному прессу.

Супергидрофобную композицию для покрытия согласно изобретению смешивают в смесительном баке. Супергидрофобная смешанная композиция транспортируется в бак клеильного пресса и затем прижимается к полотну целлюлозной подложки, покрывая одну или обе стороны ленты. Слои покрытия могут быть добавлены одновременно или поэтапно в соответствии с одним из двух методов, обычно используемых в промышленности. Толщина, вес, жесткость и устойчивость к скручиванию в основном идентичны для любого из двух методов.

Используемая обработка клеильным прессом предпочтительно представляет собой применение с дозирующим клеильным прессом. Благодаря характеру клеильного пресса с дозирующим устройством нанесение твердых частиц можно контролировать и стандартизировать. Следовательно, проникновение покрытия из супергидрофобного состава в целлюлозную подложку минимально при сохранении эффекта единой листовой структуры из трех слоев. Тем не менее, можно использовать клеильные прессы, известные в данной области техники, такие как нанесение покрытия заливкой между валками.В этом случае возможности нанесения растворов крахмала на наружные слои не такие, как для клеевых агрегатов с дозированием из-за присущего им более глубокого проникновения в лист в аппарате заливки между валками.

Затем полотно с покрытием с целлюлозной подложкой, покрытой супергидрофобной композицией, транспортируется для обработки клеильным прессом на сухом конце бумагоделательной машины, где сухой конец обычно содержит множество вращающихся цилиндров, нагреваемых паром под конструкция кожуха с теплом, ограниченным рядом с маршрутом, за которым следует бумажное полотно для дальнейшей сушки бумаги после применения клеильного пресса.

В другом варианте осуществления изобретения целлюлозная подложка, предварительно приготовленная в рамках непрерывного процесса изготовления бумаги из предшествующего уровня техники, помещается на валик, который питает машину для нанесения покрытий, которая будет наносить супергидрофобную композицию изобретения в одном или обеих сторон целлюлозной подложки до момента ее разматывания.

Полученная бумажная подложка в обоих вариантах, описанных выше, проявляет одно или несколько улучшенных свойств по сравнению с подложками, которые не включают супергидрофобную композицию изобретения.Например, для некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения целлюлозная подложка проявляет улучшенную способность к отделению или антиадгезии (способность отделять бумагу от пищевых продуктов или форм) и супер водоотталкивающие и медоотталкивающие свойства, т.е. быстро и идеально вытесняет воду и мед. по тесту TAPPI на водоотталкивающие свойства по методу RC-212.

ПРИМЕРЫ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Теперь изобретение будет описано в отношении следующих примеров, которые предназначены исключительно для того, чтобы представить способ осуществления принципов изобретения.Следующие примеры не предназначены для исчерпывающего представления изобретения и не предназначены для ограничения его объема.

В этом приложении все единицы измерения представлены в метрической системе, а все количества и проценты указаны по весу, если не указано иное.

Пример 1

Супергидрофобная композиция с 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972 и 948 литрами воды.

Пример 2

Супергидрофобная композиция с 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 10 кг соевого лецитина, 50 кг стеарата кальция и 888 литров воды.

Пример 3

Супергидрофобная композиция, содержащая 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 300 литров этилового спирта, 15 кг латекса, 10 кг Celvol® 350 и 623 литра воды.

Пример 4

Супергидрофобная композиция, содержащая 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 200 литров изопропилового спирта, 15 кг латекса, 10 кг Celvol® 350 и 723 литра воды.

Пример 5

Супергидрофобная композиция с 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 300 л этилового спирта, 15 л стеарилового спирта, 15 кг латекса, 10 кг Celvol® 350 и 608 литров воды.

Пример 6

Супергидрофобная композиция с 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 300 л этилового спирта, 15 кг латекса, 10 кг Celvol® 350, 10 кг хитозана, 10 кг ацетилированного крахмала и 603 л воды.

Пример 7

Супергидрофобная композиция с 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 10 кг соевого лецитина, 10 кг латекса, 10 кг Celvol® 350, 10 кг ацетилированного крахмала, 10 литров стеарилового спирта и 898 литров воды.

Пример 8

Супергидрофобная композиция с 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 10 кг соевого лецитина, 10 кг латекса, 10 кг Celvol® 350, 10 кг этилированного крахмала и 908 литров воды.

Пример 9

Супергидрофобная композиция с 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 50 кг стеарата кальция, 10 кг латекса, 10 кг Celvol® 350, 10 кг ацетилированного крахмала и 868 литров воды.

Пример 10

Супергидрофобная композиция с 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 50 кг стеарата кальция, 10 кг латекса, 10 кг Celvol® 350, 10 кг атилированного крахмала и 868 литров воды.

Пример 11

Супергидрофобная композиция с 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 50 кг стеарата кальция, 300 литров этилового спирта, 15 кг латекса, 10 кг Celvol® 350, 20 кг хитозана и 553 л воды.

Пример 12

Супергидрофобная композиция с 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 50 кг стеарата кальция, 300 л изопропилового спирта, 15 кг латекса, 10 кг Celvol® 350, 20 кг хитозана и 553 л воды.

Каждую из композиций, описанных в примерах с 1 по 12, наносили с обеих сторон на 3 образца листов целлюлозной подложки (бумаги), которые подвергали физическим испытаниям для определения визуальной оценкой, обонятельной и осязательной, их термостойкости, невосприимчивости. липкие свойства и водо- или медоотталкивающие свойства.

Испытание на водоотталкивающие свойства или медоотталкивающие свойства заключалось в размещении образцов листов в соответствии с тем, что описано в испытании TAPPI на водоотталкивающие свойства по методу RC-212.Затем на них капали водой или медом, наблюдая за их соответствующим смещением.

Испытания заключались в том, что в центр контрольного листа 1 помещали сырое печенье, в центр контрольного листа 2 — печенье с избытком воды, а в центр контрольного листа 3 — печенье с избытком сахара или меда. Каждый из трех образцов для каждого из примеров с 1 по 12 помещали на пластиковый лоток и помещали отдельно в печь путем сочетания горячего воздуха, микроволнового и инфракрасного нагрева марки TurboChef®, модель Tornado® производства TurboChef Technologies, Inc. .при температуре обжига примерно от 260°С до 345°С в течение 20 секунд и предварительно включали на три часа. Затем каждый образец извлекали из печи, а затем извлекали печенье для оценки степени термостойкости и антиадгезивных свойств каждого из образцов для каждого из примеров. Кроме того, образцы листов 1, 2 и 3 для каждого из примеров с 1 по 12 были повторно использованы несколько раз, для чего на каждом листе в его центре было сырое печенье, печенье с избытком воды и печенье с избытком сахара или мёда помещали, соответственно, для того, чтобы проверить способность сохранять или поддерживать свойства термостойкости, разделительные свойства и водоотталкивающие свойства или отталкивающие свойства мёда даже при повторном использовании бумаги.

Результаты, полученные в ходе предыдущих испытаний, представлены в таблицах 4 и 5, где указано значение степени водоотталкивания или медоотталкивания, основанное на шкале от «А» до «Н» теста TAPPI на водоотталкивание с метод RC-212, где «A» — идеальное смещение, «B» — несколько круглых капель по пути, «C» круглые капли покрывают ¼ пути, овальные капли покрывают 1/4 пути, «E» 1/2 пути влажная, «F» неравномерно влажная, уже, чем капля, «G» сплошная влажная, немного уже, чем капля, и «H» сплошная влажная, такая же широкая, как капля. Также показаны краевой угол смачивания водой или медом и значения степени термостойкости и антипригарных свойств по шкале от 0 до 5, где:

Для испытания на антиадгезивность:

• • 0 означает очень плохое, т.е. жир полностью проходит через бумагу, а печенье остается на ней.
  • 1 означает плохо, то есть жир проходит через бумагу и ¾ бисквита примерно прилипает к бумаге, с которой он был в контакте.
  • 2 означает обычный, то есть жир немного проходит сквозь бумагу и 2/4 бисквита примерно прилипает к бумаге, с которой он был в контакте.
  • 3 означает хорошее, т.е. на бумаге есть небольшое жирное пятно и следы прилипшего к бумаге печенья.
  • 4 означает очень хорошее, т. е. на бумаге есть очень небольшое жирное пятно и нет следов прилипшего к бумаге печенья.
  • 5 означает отлично, то есть на бумаге нет жирного пятна и нет следов прилипшего к бумаге бисквита.

Для испытания на термостойкость:

• • 0 очень плохо, то есть весь образец бумаги имеет темно-коричневый цвет по сравнению с образцом бумаги, не подвергавшимся испытанию.
  • 1 означает плохое, то есть поверхность образца бумаги наблюдается примерно на 80% темно-коричневой, а оставшаяся часть светло-коричневой по сравнению с образцом бумаги, не прошедшим испытания.
  • 2 означает регулярную, то есть поверхность образца бумаги наблюдается приблизительно на 50% темно-коричневой, а оставшаяся часть светло-коричневой по сравнению с образцом бумаги, не подвергавшимся испытаниям.
  • 3 означает хорошее, то есть поверхность образца бумаги наблюдается примерно на 30% светло-коричневой, а остальная часть желтовато-коричневой, по сравнению с образцом бумаги, не прошедшим испытания.
  • 4 означает очень хорошо, то есть поверхность образца бумаги наблюдается примерно на 20% желтоватой, а оставшаяся часть очень светло-желтой по сравнению с образцом бумаги, не подвергавшимся тестированию.
  • 5 является превосходным, то есть образец бумаги не демонстрирует ухудшения цвета по сравнению с образцом бумаги, который не подвергался испытаниям.

Хотя изобретение было описано в отношении предпочтительного варианта осуществления, специалисты в данной области В данной области техники будет понятно, что могут быть внесены различные изменения и эквиваленты могут быть заменены ее элементами без выхода за пределы объема изобретения. Кроме того, можно сделать множество модификаций, чтобы адаптировать конкретную ситуацию или материал к содержанию изобретения, не выходя за рамки его основного объема. Таким образом, изобретение не предназначено для ограничения конкретным вариантом осуществления, раскрытым как наилучший предполагаемый способ осуществления этого изобретения, но изобретение будет включать все варианты осуществления, подпадающие под объем прилагаемой формулы изобретения.

Альтернативные схемы упаковки в гидрофобном ядре λrepresser

Что такое гидрофобность? — Определение и взаимодействие — Видео и стенограмма урока

Определение гидрофобного

Слово гидрофобный происходит от греческих корней гидро — (означает вода) и — фобия (означает страх или ненависть).Слово гидрофобный описывает тот факт, что неполярные вещества не соединяются с молекулами воды. Давайте подробнее рассмотрим это определение. Вода представляет собой полярную молекулу , что означает, что она несет частичный заряд между своими атомами. Кислород, как электроотрицательный атом, притягивает электроны каждой связи ближе к своему ядру, тем самым создавая более отрицательный заряд. Поэтому любые материалы с зарядом, будь он отрицательным или положительным, смогут взаимодействовать с молекулами воды и растворяться.(Вспомните, как соль растворяется в воде. Это связано с зарядами ионов натрия и хлора.)

Таким образом, гидрофобных молекулы — это молекулы, которые не имеют заряда, то есть они неполярны. Из-за отсутствия заряда эти молекулы не имеют никаких межзарядных взаимодействий, которые позволили бы им взаимодействовать с водой. Гидрофобные материалы часто не растворяются в воде или в любом растворе, который содержит преимущественно водную (водяную) среду.Эта характеристика гидрофобности — или неполярности — важна для многих молекул, встречающихся в природе, в других организмах и даже в наших собственных телах.

Примеры гидрофобных молекул и материалов

Воски

Воски являются практическими примерами гидрофобных молекул, которые используются в коммерческих и биологических целях благодаря их способности сопротивляться взаимодействию с водой. Например, если вы когда-нибудь наносили воск на свой автомобиль, вы, вероятно, замечали, что после этого вода собиралась в капли и скатывалась с краски.Это связано с тем, что нанесенный воск является гидрофобным и не будет взаимодействовать с водой. Воски в этом случае помогают удерживать воду от поверхности автомобиля.

С другой стороны, во многих биологических системах воск может использоваться для других целей. Некоторые растения, например, используют воск, чтобы предотвратить утечку воды в результате испарения. Многие из суккулентных растений, таких как алоэ, производят воск, который позволяет их тканям удерживать воду для биологического использования.Тем не менее, причина, по которой эти растения способны на это, заключается в гидрофобности восков.

Растения алоэ используют воск для удержания воды.

Стероиды

Многие из основных витаминов и гормонов в организме являются стероидами, и эти молекулы неполярны. К ним относятся тестостерон, прогестерон и другие гормоны, которые образуются из холестерина. Кроме того, к ним относятся витамины А, D, Е и К, которые не растворяются в воде.(По совпадению, большинство молекул стероидов растворимы в жирах и липидах.) Это позволяет стероидным гормонам и витаминам дольше сохраняться в организме и сохраняет их для будущего использования в организме. Кроме того, гидрофобная природа этих молекул позволяет этим молекулам легко проникать через плазматическую мембрану и проникать в клетки организма.

Краткое содержание урока

Слово «гидрофобный» происходит от греческих корней «гидро», означающего «вода», и «фобия», означающего «страх или ненависть». Иными словами, гидрофильность описывает тот факт, что неполярные вещества не соединяются с молекулами воды. Вода представляет собой полярную молекулу , что означает, что она несет частичный заряд между своими атомами. Гидрофобные молекулы — это молекулы, которые не имеют заряда, то есть они неполярны. Гидрофобные материалы часто не растворяются в воде или в любом растворе, который содержит преимущественно водную (водяную) среду. Масло, воск и стероиды — все это примеры гидрофобных материалов и молекул.

Результаты обучения

Внимательно изучите видеоурок о гидрофильных молекулах, чтобы вы могли позже:

• Разобрать термин «гидрофобный» и дать его определение
• Опишите, что такое гидрофобные молекулы
• Определите некоторые гидрофобные примеры

Гидрофильные и гидрофобные материалы и их применение: источники энергии, часть А: восстановление, использование и воздействие на окружающую среду: том 40, № 22

АННОТАЦИЯ

Смачиваемость поверхности материала играет важную роль в том, как жидкости взаимодействуют с такими материалами. поверхности.Поведение смачивания является универсальным, но может варьироваться в зависимости от химической природы твердой и жидкой фаз. Растения и животные приспосабливаются к окружающей среде, приобретая особые свойства. К таким свойствам относятся гидрофильность и гидрофобность. Гидрофильная поверхность имеет сильное сродство к воде, и растекание воды по такой поверхности является предпочтительным. Степень гидрофильности вещества можно измерить путем измерения краевого угла между жидкой и твердой фазами. Гидрофобные материалы известны как неполярные материалы с низким сродством к воде, что делает их водоотталкивающими.Контактный угол менее 90° указывает на гидрофильное взаимодействие, тогда как угол более 90° указывает на гидрофобное взаимодействие. В последнее время суперсмачивание, такое как супергидрофильность, получает повышенное внимание в литературе из-за его потенциальной значимости. Супергидрофильная поверхность имеет краевой угол менее 5°.

Изготовление гидрофильных материалов может осуществляться двумя основными способами: осаждение молекул на поверхности или изменение химического состава поверхности. Оба метода исторически были успешными в достижении намеченных целей. Гидрофобные и супергидрофобные материалы могут быть получены с помощью многих методов изготовления, таких как послойная сборка, лазерный процесс, метод погружения в раствор, методы золь-гена, химическое травление и метод Хаммера.

Применение такого важного свойства имеет большое значение. Например, гидрофильные поверхности можно использовать в приложениях против запотевания, биомедицинских, фильтрационных, тепловых трубах и многих других.Гидрофобные и супергидрофобные материалы успешно применяются во многих областях, таких как: (I) удаление нефти из водных растворов, (II) нанесение на пластик, керамику и сетку для удаления масла из водных растворов, (III) гидрофобные слои обладают сильным самоочищающим эффектом на пластике, тепловых трубках, металлах, текстиле, стекле, красках и электронике, (IV) гидрофобные слои улучшают антифризные свойства тепловых трубок, что предотвращает нежелательное образование отложений и (V) они действуют как защита от воды и пыли на электронике.

Наличие этого свойства является историческим, но все еще существует огромный потенциал для развития его применения во многих секторах, таких как очистка воды, теплопередача, биомедицинские устройства и многие другие.

Эволюция гидрофобного дизайна

Фото Кайла Уилке предоставлено Массачусетским технологическим институтом.

В 1990-х годах биолог Боннского университета Вильгельм Бартлотт отметил сверхъестественную способность растений лотоса сбрасывать воду и грязь, несмотря на то, что они живут в темных болотах.Этот так называемый «эффект лотоса» побудил его и его исследовательскую группу в Германии проанализировать поверхность листьев растений, где они обнаружили микроструктуру, сводящую к минимуму площадь контакта с водой. Разработав аналогичную микроструктуру краски Lotusan для наружных работ для Sto Corp., Бартлотт разработал самоочищающееся покрытие.

С тех пор, как в 1999 году Lotusan был выпущен на рынок, стремление к гидрофобности (что буквально переводится как «боязнь воды») в промышленных продуктах возросло. До настоящего времени водоотталкивание в зданиях в основном достигалось на макроуровне за счет использования однородных невпитывающих материалов, таких как керамическая плитка, или покрытий, таких как герметики. Отталкивание влаги не только помогает воде не проникать в материалы, но и не разрушает их с течением времени, как это видно на ржавчине металла или гниющей древесине.

Разработка такого свойства на микро- и наноуровне, как в случае с краской Lotusan, предлагает дополнительные функции помимо устойчивости к гниению. К ним относятся функции защиты от запотевания, обледенения, защиты от микробов, олеофобии, самоочищения и снижения лобового сопротивления.Многие строительные материалы, включая бетон, дерево, стекло и даже бумагу, можно улучшить с помощью таких свойств.

Вариации микроструктуры поверхности гидрофобных материалов могут привести к очень разным результатам. «Гидрофобные свойства чрезвычайно зависят от морфологии и топографии поверхностей», — утверждают ученые Тьерри Дарманин и Фредерик Гиттард в статье Materials Today 2015 года . Фундаментальная характеристика касается того, насколько быстро материал может отталкивать жидкость, и измеряется углом контакта с водой.Гидрофобные материалы определяются как имеющие угол контакта с водой или «смачиваемость» 90 градусов или больше. Так называемые супергидрофобные материалы имеют угол контакта с водой, превышающий 150 градусов, что очень затрудняет прилипание воды к поверхности.

Фото Zengame через Flickr Commercial Commons
Лист лотоса считается супергидрофобным растением.

Эти поверхности напоминают многие природные организмы, которые, как и лотос, извлекают выгоду из отталкивания воды и грязи.«Мы рассмотрели около 24 000 различных видов растений и животных, и многие из них являются супергидрофобными или, по крайней мере, имеют супергидрофобные части», — сказал Бартлотт Chemistry World в апреле. И ученые продолжают анализировать состав поверхности этих организмов. Распространено мнение, что свойства наноструктурированных поверхностей основаны на форме, а не на химическом составе; однако реальность такова, что они являются результатом их комбинации.

Согласно Дарманину и Гиттарду, природа создает большинство супергидрофобных поверхностей из наноструктурированных восков.Водонепроницаемая кутикула ногохвостка, например, состоит из нескольких слоев белков и липидов — безвредный для окружающей среды композит. К сожалению, большинство коммерческих гидрофобных покрытий сегодня содержат смесь промышленных химикатов. Например, верхний слой полироли для различных поверхностей включает в себя такие ингредиенты, как алифатические углеводороды, гексилциннамаль и бутилфенилметилпропиональ — химические вещества, известные как опасные для здоровья человека. Обычные гидроизоляционные спреи содержат фторполимеры, которые, как известно, вызывают респираторные заболевания.Исследование, проведенное в 2008 году Колледжем медицины человека Университета штата Мичиган, побудило Департамент общественного здравоохранения Мичигана рекомендовать обращаться со всеми брендами гидрофобных спреев с «крайней осторожностью». Подрядчикам слишком хорошо знакома неприятная и небезопасная задача гидроизоляции фундаментов зданий, которую обозреватель журнала G reen Builder Дженнифер Коги описывает как «грязную, токсичную работу, выполняемую с помощью очень летучих герметиков на нефтяной основе, от которых у вас кружится голова до конца». дня.”

Хорошая новость в том, что изменения уже происходят. В настоящее время доступно все больше продуктов без сомнительных ингредиентов. Некоторые проникающие герметики, например, состоят из полимеров на водной основе без использования растворителей. Однако многие из этих покрытий по-прежнему основаны на ископаемом топливе и не обладают такой изощренностью, как природная супергидрофобность.

Новые материалы, которые могут имитировать это свойство с использованием нетоксичных ингредиентов, имеют большие перспективы для будущих строительных продуктов.Одним из примеров является новый супергидрофобный материал из наночастиц оксида алюминия, разработанный учеными из Университета Райса и Университета Суонси в Уэльсе. Подобно краске Lotusan, наночастицы образуют разветвленную микроструктуру, которая имитирует текстуру поверхности листьев лотоса. Полученный материал имеет угол контакта с водой 155 градусов и так же эффективен в отталкивании воды, как и обычные коммерческие покрытия, содержащие опасные материалы.

Ученые из Института космических технологий в Исламабаде также использовали наночастицы оксида алюминия вместе с PDMS, органическим полимером на основе кремния, для создания супергидрофобного покрытия для дерева.Микроструктуры, которые появляются на поверхности древесины после нанесения покрытия, продемонстрировали преимущества защиты, особенно во влажной среде. Исследователи из Университета Кадиса в Испании использовали другое абиотическое, нетоксичное вещество — наночастицы кремнезема — для создания супергидрофобного покрытия для камня. Плотно упакованные частицы поверхности препятствуют проникновению жидкости через слой молекул воздуха, образующийся под каплями воды. По мнению ученых, покрытие можно производить недорого и наносить в больших количествах на открытом воздухе, что делает его пригодным для строительства зданий.

Другие достижения в области исследований демонстрируют контроль воды с помощью формы поверхности и возможности настройки. Например, инженеры-механики Массачусетского технологического института недавно определили, что сборка чашеобразной формы на гидрофобных поверхностях может еще больше увеличить отток воды. Вытравливая вогнутые микроструктуры на внешних поверхностях материалов, исследователи могут снизить поверхностное натяжение и взаимодействие с водой еще на 40 процентов. По словам инженеров, этот метод можно использовать для «ограничения потерь тепла при осадках [и] обледенения поверхностей, уменьшения отложения солей на поверхности, подверженной воздействию брызг океана, или предотвращения образования водяной пленки на крыльях или лопастях ветряных турбин. .”

Ученые Гарвардского университета создали интеллектуальную настраиваемую поверхность с адаптируемыми порами. В зависимости от того, находится ли гидрофобный материал в расслабленном или натянутом состоянии, он по-разному взаимодействует с водой — либо останавливается на месте, либо быстро теряет ее.