Универсальный гидрофобизирующий состав ТЕХНОНИКОЛЬ LOTUS, (Строительная химия)
Выберите свой город
- Москва
- Санкт-Петербург
- Барнаул
- Владивосток
- Казань
- Краснодар
- Нижний Новгород
- Новосибирск
- Петрозаводск
- Ростов-на-Дону
- Рязань
- Саратов
- Томск
- Ульяновск
- Уфа
- Хабаровск
- Челябинск
- Ярославль
Цена: от ₽
В наличии
Под заказ
- Выберите объем, л:
- Кол-во в упаковке
- 1
- 1 штука
- 10
- 1 штука
- 5
- 1 штука
Добавить отзыв
Задать вопрос
ООО “АЭРОДОРСТРОЙ”: ремонт аэродромов
Семинар-конференция “Сибирские дороги 2022”
В начале февраля представители нашей компании посетили старинный город в России – Иркутск, расположившийся на востоке Сибири, в живописной долине реки Ангары. Целью поездки наших специалистов стало посещение 3-ей Международной практической
подробнее
9-я Национальная выставка и форум инфраструктуры гражданской авиации NAIS 2022
9 февраля 2022 года, в «Крокус Экспо» представители ООО “Аэродорстрой” посетили 9-ую национальную выставку и форум инфраструктуры гражданской авиации NAIS 2022. Данный авиационный форум является признанным отраслевым мероприятием в Российской
подробнее
Поздравляем!!! Сегодня нашей компании исполняется 25 лет!!!
Cегодня нашей компании исполняется 25 лет! Мы благодарим всех наших партнеров и сотрудников за то, что все эти годы Вы с нами. Опыт и традиции, накопленные за долгие годы, команда профессионалов, инновации, новаторство — все это позволяет успешно
подробнее
12-ая Международная Конференция по Бетонным Покрытиям (12th International Conference on Concrete Pavements)
Компания АЭРОДОРСТРОЙ приняла участие в 12-ой международной конференции по бетонным покрытиям (12 th International Conference on Concrete Pavements). Эта конференция продолжила традицию серий международных конференций, начатых в 1977 году
подробнее
Своевременный ремонт бетонных покрытий
Срок службы искусственных покрытий аэродромов и автомобильных дорог в Российской Федерации ниже срока службы покрытий на аналогичных зарубежных объектах Ответственность за такой низкий срок службы делят между собой три основных фактора: ошибки про
подробнее
Международная научно-практическая конференция “Строительство качественных и безопасных дорог с применением цементобетона и минеральных вяжущих”
Компания «АЭРОДОРСТРОЙ» приняла участие в I Международной научно-практической конференции «Строительство качественных и безлопастных дорог с применением цементобетона и минеральных вяжущих». Участие приняли представители Министерства транспорта РФ,
подробнее
Bauma CTT RUSSIA-Международная выставка строительной техники
В период с 24 по 27 мая 2021 в Москве в Крокус Экспо проходила выставка строительной техники и технологий в России bauma CTT RUSSIA. Делегация ООО «АЭРОДОРСТРОЙ» посетила выставку. Мероприятие является важнейшей коммуникационной площадкой в России,
подробнее
Строительство пунктов весогабаритного контроля
Министерством транспорта и дорожного хозяйства Краснодарского края в Тихорецком районе производились работы по устройству пункта весового и габаритного контроля. В проекте применялась инновационная технология производства дорожного покрытия с
подробнее
Проектирование дорожной одежды и расчёт конструкций деформационных швов
Компания ” Аэродорстрой” оказывает услуги по конструированию и расчёту дорожной одежды повышенной надёжности и долговечности. Наш проектный отдел выполнит комплекс работ по проектированию и расчёт всех слоев дорожной одежды для покрытий жёсткого
подробнее
Ремонт трещин со сколами
Несвоевременный ремонт образовавшихся трещин в цементобетонном покрытии приводит к возникновению более значительных разрушений. В ходе эксплуатации покрытия начинают возникать сколы и трещина начинает выкрашиваться. Такие трещины необходимо …
подробнее
Замена разрушенных участков бетонных покрытий аэродрома
Фундаментальная операция, обеспечивающая долговечность отремонтированного сооружения, состоит в разборке разрушенной части. Производить замену поврежденных участков покрытия целесообразно в тех случаях, когда ремонт не обеспечит должного периода …
подробнее
Строительство покрытий из сборных плит ПАГ
В настоящее время на автомобильных дорогах и аэродромах все чаще находят применения не только монолитные, но и сборные железобетонные покрытия из аэродромных плит. ООО «Аэродорстрой» обладает большим опытом и всеми необходимыми ресурсами для …
подробнее
Строительство бетонных покрытий автомобильных дорог
Основной областью деятельности компании ООО «Аэродорстрой» является устройство бетонных покрытий автомобильных дорог и автомагистралей. Мы предлагаем выполнение работ по строительству цементобетонных дорог любой сложности, от подъездных путей до …
подробнее
Бетоноукладчик Gomaco COMMANDER III
Бетоноукладчик Gomaco COMMANDER III – это самоходная машина, предназначенная для дозирования, распределения и укладки бетонной смеси на различных строительных объекта. Подвижная конструкция позволяет бетоноукладчику во время производственного …
подробнее
Устройство продольных технологических швов
Продольные технологические швы цементобетонном покрытии устраиваются по тому же принципу что и швы сжатия. Цементобетонное покрытие как при бетонировании секционной виброрейкой как при использовании бетоноукладочных комплексов устраивают захватками. …
подробнее
Устройство швов в асфальтобетонном покрытии
Зачастую новое асфальтобетонное покрытие устраивают на существующее цементобетонное основание. Таким образом в новом а/б покрытии предусмотрено устройство деформационных швов отражающих (копирующих) швы в бетонном основании. Местоположение швов в …
подробнее
Устройство деформационных швов сжатия
Деформационные швы, при строительстве дорог и аэродромов с цементобетонным покрытием методом монолитного бетонирования должны обеспечивать равномерное распределение транспортной нагрузки между соседними плитами и способствовать уменьшению напряжений …
подробнее
Устройство швов расширения (температурных) швов
Цементобетонные покрытия относятся к жестким типам дорожных одежд. Бетон при изменении температуры окружающей среды меняет геометрические параметры конструкции, то есть при повышении температуры он расширяется, при понижении соответственно …
подробнее
ГСК -1, гидрофобизирующий состав (20 л), цена
Гидрофобизационный состав для придания поверхностям строительных материалов и конструкций водоотталкивающий свойств. Скидка на объем!!!
Область применения
Для придания водоотталкивающих свойств фасадам и изделиям, состоящим из кирпича, бетона, пенобетона, цементосодержащих и деревянных материалов: заборов, цоколей, балконов, парапетов, отливов, шиферных крыш, натурального и искусственного камня, перегородок из дерева, кирпича, цемента. Предотвращает появление высолов и грибковых образований.
Достоинства
- Придает поверхности строительного материала водоотталкивающие свойства.
- Придает поверхности строительного материала грязеотталкивающие свойства.
- Не изменяет паропроницаемости материала.
- Может использоваться при работе внутри помещений.
- Срок хранения рабочего раствора неограничен.
- Прост в применении.
- Экологически чист.
- Не выделяет вредных испарений.
- Не токсичен.
- Пожаробезопасен.
- Работает на ЛЮБЫХ пористых поверхностях, увеличивая срок их службы.
Упаковка
- Канистра 30 литр
Магазин | Наличие |
---|---|
Санкт-Петербург | Доставка 2-5 дней |
Москва | Доставка 2-5 дней |
Краснодар | Доставка 2-5 дней |
Екатеринбург | Доставка 2-5 дней |
Ленинградская область | Доставка 2-5 дней |
Волгоград | Доставка 2-5 дней |
Нижний Новгород | Доставка 2-5 дней |
Симферополь | Доставка 2-5 дней |
Лермонтов | Доставка 2-5 дней |
8. Мицар | Доставка 2-5 дней |
Московская область | Доставка 2-5 дней |
Архангельск | Доставка 2-5 дней |
Астрахань | Доставка 2-5 дней |
Брянск | Доставка 2-5 дней |
Великий Новгород | Доставка 2-5 дней |
Воронеж | Доставка 2-5 дней |
Казань | Доставка 2-5 дней |
Красноярск | Доставка 2-5 дней |
Махачкала | Доставка 2-5 дней |
Мурманск | Доставка 2-5 дней |
Новороссийск | Доставка 2-5 дней |
Новосибирск | Доставка 2-5 дней |
Омск | Доставка 2-5 дней |
Оренбург | Доставка 2-5 дней |
Пермь | Доставка 2-5 дней |
Петрозаводск | Доставка 2-5 дней |
Псков | Доставка 2-5 дней |
Ростов-на-дону | Доставка 2-5 дней |
Самара | Доставка 2-5 дней |
Саратов | Доставка 2-5 дней |
Смоленск | Доставка 2-5 дней |
Сочи | Доставка 2-5 дней |
Сыктывкар | Доставка 2-5 дней |
Тверь | Доставка 2-5 дней |
Тюмень | Доставка 2-5 дней |
Уфа | Доставка 2-5 дней |
Ханты-Мансийск | Доставка 2-5 дней |
Челябинск | Доставка 2-5 дней |
Череповец | Доставка 2-5 дней |
Ярославль | Доставка 2-5 дней |
Вы можете задать любой интересующий вас вопрос по товару или работе магазина.
Наши квалифицированные специалисты обязательно вам помогут.
ФИО* Телефон* E-mail*
Ваш вопрос*
* — Обязательно для заполнения
Отзывов пока никто не оставил. Вы будете первым.
Пропитка для камня, гидрофобизирующий состав концентрат (1:2)020-5 AQUAISOL (АКВАИЗОЛ) – 5 л.=50м2.
Хит продаж
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.
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 демонстрация применения
IPanda – Магазин Зелёной Химии
Характеристики
Информация для заказа
Моющие средства, чистящие средства, профессиональная химия, очистители, нейтрализаторы, мыло – Магазин химии “IPANDA”
Профессиональная химия антижир, нейтрализаторы запаха, активный хлор, ЧАС, кислотные, щелочные, нейтральные, универсальная химчистка, удалители пятен, концентраты для санитарных комнат
Бытовая химия моющие чистящие средства для окон, зеркал, кухни, мебели, ванны, посуды, ковров, диванов, стирки
Строительная химия гидрофобизаторы, удалители цемента, защита от плесени, пропитка для камня, антиржавчина, удалители высолов, пропитки бетона, камня, кирпича, смывки, очистители
Антисептики для древесины пропитки, смывки, очистители, огнебиозащита, антижук, антиплесень, невымываемые антисептики с защитой до 50 лет, удалитель плесени, защита от плесени
Ароматизаторы аромодиффузоры, аромопалочки, ароматы для дома, аромотерапия, нейтрализаторы запаха
050050 Республика Казахстан, г. Алматы, проспект Сейфуллина, 404/67 (бизнес центр CASCADE) , офис 107
сот.+7(705)1808777, сот.+7(701)8261111, тел.+7(707)8677777
Профессиональная химия * HORECA химия * Строительная химия * Бытовая химия * Антисептики для древесины
Гидрофобизирующий в Уфе: 423-товара: бесплатная доставка, скидка-22% [перейти]
Партнерская программаПомощь
Уфа
Каталог
Каталог Товаров
Одежда и обувь
Одежда и обувь
Стройматериалы
Стройматериалы
Текстиль и кожа
Текстиль и кожа
Здоровье и красота
Здоровье и красота
Детские товары
Детские товары
Электротехника
Электротехника
Продукты и напитки
Продукты и напитки
Дом и сад
Дом и сад
Мебель и интерьер
Мебель и интерьер
Промышленность
Промышленность
Сельское хозяйство
Сельское хозяйство
Все категории
ВходИзбранное
Промышленная химияПродукция неорганической химииКислоты неорганическиеЖидкости кремнийорганические гидрофобизирующиеГидрофобизирующий
Гидрофобизирующий грунт Telakka GIDROFOB GROUND 5л
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
475
475
Гидрофобизатор LITOKOL LITOLAST (ЛИТОКОЛ ЛИТОЛАСТ), 0,5 кг Тип: Защитная лазурь, Размер: Длина
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий грунт Telakka GIDROFOB GROUND 10л
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав БАРЬЕР АКВА УЛЬТРА Тип: для камня/кирпича/бетона/штукатурки, Для кирпича:
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав для бетона БАРЬЕР АКВА Тип: для бетона/камня/керамики/штукатурки, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Пропитка Elcon, Aqwell, кремнийорганический гидрофобизатор, 0. 9 л Бренд: Elcon, Страна
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Пропитка Elcon, Aqness, кремнийорганический гидрофобизатор, 0.9 л Цвет: бесцветный, Бренд: Elcon,
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Isomat Nanopro L/Изомат Нанопро Л нано-молекулярная пропитка для защиты поверхностей от масел
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Isomat PS 20/Изомат ПС 20 гидрофобная пропитка на основе силоксана
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав БАРЬЕР АКВА УЛЬТРА Тип: для камня/кирпича/бетона/штукатурки, Для кирпича:
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав для кирпича БАРЬЕР АКВА Тип: для кирпича/асбоцемента/керамики/гипса, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав для бетона БАРЬЕР АКВА Тип: для бетона/камня/керамики/штукатурки, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Isomat PS 20/Изомат ПС 20 гидрофобная пропитка на основе силоксана
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав для кирпича БАРЬЕР АКВА Тип: для кирпича/асбоцемента/керамики/гипса, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав БАРЬЕР АКВА УЛЬТРА Тип: для камня/кирпича/бетона/штукатурки, Для кирпича:
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав для кирпича БАРЬЕР АКВА Тип: для кирпича/асбоцемента/керамики/гипса, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав для бетона БАРЬЕР АКВА Тип: для бетона/камня/керамики/штукатурки, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав БАРЬЕР АКВА УЛЬТРА Тип: для камня/кирпича/бетона/штукатурки, Для кирпича:
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав для бетона БАРЬЕР АКВА Тип: для бетона/камня/керамики/штукатурки, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
17 086
Гидрофобизирующий состав для бетона БАРЬЕР АКВА Тип: для бетона/камня/керамики/штукатурки, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав для кирпича БАРЬЕР АКВА Тип: для кирпича/асбоцемента/керамики/гипса, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
15 826
Isomat PS 20/Изомат ПС 20 гидрофобная пропитка на основе силоксана
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав для бетона БАРЬЕР АКВА Тип: для бетона/камня/керамики/штукатурки, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
17 884
Гидрофобизирующий состав для кирпича БАРЬЕР АКВА Тип: для кирпича/асбоцемента/керамики/гипса, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав для бетона БАРЬЕР АКВА Тип: для бетона/камня/керамики/штукатурки, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
31 103
Гидрофобизирующий состав БАРЬЕР АКВА УЛЬТРА Тип: для камня/кирпича/бетона/штукатурки, Для кирпича:
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав для кирпича БАРЬЕР АКВА Тип: для кирпича/асбоцемента/керамики/гипса, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Гидрофобизирующий состав для бетона БАРЬЕР АКВА Тип: для бетона/камня/керамики/штукатурки, Для
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
2 страница из 4
Заявка на патент США для СУПЕРГИДРОФОБНОЙ КОМПОЗИЦИИ, ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЖЕ И СУПЕРГИДРОФОБНОЙ БУМАГИ Заявка на патент (Заявка № 20150075407 от 19 марта 2015 г.
) 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 из комплекс хрома и неорганические наночастицы.
Другой 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, но не ограничиваясь ими, пластмассы (полиэтилен, полипропилен, нейлон, силиконовый каучук, ПВХ, полистирол, полиуретан и т. д.), стекло, натуральные полимеры, такие как дерево (целлюлоза), полисахариды, белки, бумага, керамика, металлы и композиты.
Композиция для покрытия согласно изобретению содержит компоненты, которые, в свою очередь, могут состоять из нескольких 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. Для получения дополнительной информации см. Rompp Lexikon Lacke and Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Nueva York, 19.98, «гидрофильность», «гидрофобность», стр. 294 и 295.
Гидрофобный агент комплекса хрома
Настоящее изобретение включает по меньшей мере один гидрофобный агент комплекса хрома, который можно представить (исключая связанные молекулы растворителя, такие как вода молекулы и/или спирт) по формуле:
, где R представляет собой углеводородную цепь, состоящую по крайней мере из 7 и более предпочтительно по крайней мере из 12 атомов углерода, и X представляет собой галоген, отличный от фтора.
В водном или спиртовом растворе молекулы и растворитель могут координироваться, 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 -OH, путем координации с последующим удалением воды, обеспечивая связи -O- 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 обеспечения 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 компанией Northern Products Inc. 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 соблюдать 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 концентрациями 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®).
The reactivity of the hydrophobic agent 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 от 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 меньшей 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, особенно пирогенный диоксид кремния CeO 2 01 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 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 кремниевой кислоты, 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 Degussa под торговой маркой Aerosil®, особенно Aerosil® 8200, R106, R202, R972, R972V, R974, R974V, R805 или R812, или 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, пирогенно приготовленный диоксид кремния, силикаты, Al 2 O 3 , гидроксид алюминия, алюмосиликаты, TiO 2 , титанаты, ZrO 2 , или сирконаты, особенно пирогенный диоксид кремния CeO 2 01 наночастицы на основе.
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 используются 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, фосфатидов, триглицеридов, углеводов, стеролов и других вторичных ингредиентов.
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.
The typical fatty acid profiles of a commercially available lecithin are shown in the following Table 2:
Типичный состав соевого лецитина, который является наиболее распространенным коммерческим продуктом, показан в следующей таблице 3:
Being I, II and III as follows:
Может быть использована в настоящем изобретении 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.
Некоторыми коммерческими образцами соевого лецитина являются ALCOLEC® S, представляющий собой жидкий соевый лецитин, ALCOLEC® F 100, представляющий собой порошкообразный соевый лецитин, и ALCOLEC® Z3, представляющий собой гидроксилированный лецитин, все они 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 вода в соотношении от 0,01% 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, твердый картон, гофрированный картон (OCC), простой гофрированный картон, односторонний гофрированный картон, двусторонний гофрированный картон, картон, намотанный (водный картон), дуплексный, триплексный или мультиплексный картон, ДСП, твердый 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 описания 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, которую можно использовать 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), вырезки из твердых белых конвертов (HWEC), белая классифицированная бумага для бухгалтерских книг (CMS), белая бумага для главной бухгалтерской книги (LMM), бумага для компьютерной распечатки (CPO), мелованная книжная бумага (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 производства 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 поверхностную проклейку. 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 могут быть включены микрочастицы большого количества карбоната кальция. , 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. Супергидрофобную смешанную композицию транспортируют в бак клеильного пресса и затем прижимают 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 из 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972 и 948 литров воды.
Пример 2
Супергидрофобная композиция, содержащая 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 10 кг соевого лецитина, 50 кг стеарата кальция и 888 литров воды.
Пример 3
Супергидрофобная композиция с 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 300 л этилового спирта, 15 кг латекса, 10 кг Celvol® 350 и 623 л 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 литров этилового спирта, 15 литров стеарилового спирта, 15 кг латекса, 10 кг Celvol® 350 и 608 литров воды.
Пример 6
Супергидрофобная композиция, содержащая 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 300 литров этилового спирта, 15 кг латекса, 10 кг Celvol® 350, 10 кг хитозана, 10 кг ацетилированного крахмала. и 603 литра 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 литра воды.
Пример 12
Супергидрофобная композиция с 16 кг Quilon®, 16 кг Aerosil® R972, 50 кг стеарата кальция, 300 литров изопропилового спирта, 15 кг латекса, 10 кг Celvol® 350 , 20 кг хитозана и 553 литра 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 водоотталкивающей способности или медоотталкивания заключалось в размещении образцов листов в соответствии с тем, что описано в испытании TAPPI на водоотталкивающую способность 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 контактный угол воды или меда и значения степени термостойкости и антипригарных свойств по шкале от 0 до 5, где:
Для проверки антиадгезивности:
- 0 означает очень плохую, 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 бисквита.
- 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, который не подвергался испытанию.
- 1 означает плохой, то есть поверхность образца бумаги наблюдается примерно на 80% темно-коричневой, а остальная часть светло-коричневой, по сравнению с образцом бумаги, не прошедшим испытания.
- 2 означает регулярную, то есть поверхность образца бумаги наблюдается примерно 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 подвергавшимся испытаниям.
- 4 означает очень хорошее, то есть поверхность образца бумаги наблюдается приблизительно на 20% желтоватой, а оставшаяся часть очень светло-желтой по сравнению с образцом бумаги, не подвергавшимся испытаниям.
- 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, специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть сделаны различные изменения и эквиваленты могут быть заменены его 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 гидрофобной сердцевине λrepresser
- Опубликовано:
- Венделл А. Лим 1 и
- Роберт Т. Зауэр 1
Природа том 339 , страницы 31–36 (1989 г. )Процитировать эту статью
2080 доступов
368 цитат
3 Альтметрический
Сведения о показателях
Abstract
Случайное изменение положений гидрофобного ядра в N-концевом домене λ-репрессора как по отдельности, так и в комбинации показывает, что существует множество способов переупаковки ядра белка. Хотя количество функциональных последовательностей ограничено ограничениями по составу, объему и стерическим взаимодействиям, простое требование, чтобы эти положения оставались гидрофобными, является главным определяющим фактором того, совместима ли коровая последовательность со складкой дикого типа.
Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение
Соответствующие статьи
Статьи открытого доступа со ссылками на эту статью.
Ответ DnaK на экспрессию белковых мутантов зависит от скорости трансляции и стабильности.
- Сигне Кристенсен
- , Себастьян Рамиш
- и Ингемар Андре
Биология коммуникаций Открытый доступ 16 июня 2022 г.
Извлечение филогенетических измерений коэволюции выявляет скрытые функциональные сигналы
- Александр Колавен
- , Эша Атолия
- … Кервин Кейси Хуан
Научные отчеты Открытый доступ 17 января 2022 г.
Внутренняя основа термостабильности пролилолигопептидазы Pyrococcus furiosus
- Сахини Банерджи
- , Парт Сарти Сен Гупта
- … Амаль Кумар Бандйопадхьяй
Научные отчеты Открытый доступ 02 июня 2021 г.
Варианты доступа
Подписаться на журнал
Получить полный доступ к журналу на 1 год
199,00 €
всего 3,90 € за выпуск
Подписаться
Расчет налогов будет завершен во время оформления заказа.
Купить статью
Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.
32,00 $
Купить
Все цены указаны без учета стоимости.
Ссылки
Hecht, M.H., Nelson, H.C.M., & Sauer, R.T. Proc. физ. акад. науч. США 80 , 2676–2680 (1983).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Альбер Т., Дао-пин С., Най Дж. А., Мачмор Д. К. и Мэтьюз Б. В. Биохимия 26 , 3754–3758 (1987).
КАС Статья Google ученый
Reidhaar-Olson, JF & Saner, RT Science 241 , 53–57 (1988).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Перуц, М. Ф., Кендрю, Дж. К. и Уотсон, Х. К. Дж. молек. биол. 13 , 669–678 (1965).
КАС Статья Google ученый
Kauzmann, W. Adv. Белок хим. 14 , 1–63 (1959).
КАС Статья Google ученый
Tanford, C. The Hydrophobic Effect (Wiley, New York, 1980).
Google ученый
Richards, FM A. Rev. Biophys. Bioeng 6 , 151–176 (1977).
КАС Статья Google ученый
Chothia, C. Nature 254 , 304–308 (1975).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Ponder, J.W. & Richards, F.M. J. molec. биол. 193 , 775–791 (1987).
КАС Статья Google ученый
Пабо, К. О. и Льюис, М. Nature 298 , 443–447 (1982).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Jordan, S. & Pabo, CO Science 242 , 893–899 (1988).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Лим В. И., Птицын О. Б. Molec. биол. 4 , 373–382 (1970).
Google ученый
Chothia, C. J. molec. биол. 105 , 1–14 (1976).
КАС Статья Google ученый
Lesk, A. M. & Chothia, C. J. molec. биол. 136 , 225–270 (1980).
КАС Статья Google ученый
Taylor, W. R. J. molec. биол. 188 , 233–258 (1986).
КАС Статья Google ученый
Bashford, D., Chothia, C. & Lesk, A.M. J. molec Biol 196 , 199–216 (1987).
КАС Статья Google ученый
Nozaki, Y. & Tanford, C. J. biol. хим. 246 , 2211–2217 (1971).
КАС пабмед Google ученый
Фошере Ж.-Л. & Плиска, В. евро. Дж. мед. хим.-хим. тер. 18 , 369–375 (1983).
КАС Google ученый
Бейкер, Э. Н. и Хаббард, Р. Э. Прог. Биофиз. молек. биол. 44 , 97–179 (1984).
КАС Статья Google ученый
Kendrew, J. C. Brookhaven Symp. биол. 15 , 215–228 (1962).
Google ученый
Gray, T. M. & Matthews, B. W. J. molec. биол. 175 , 75–81 (1984).
КАС Статья Google ученый
Келлис, Дж. Т. мл., Найберг, К., Сайл, Д. и Фершт, А. Р. Nature 333 , 784–786 (1988).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Мацумура, М., Бектел, В. Дж. и Мэтьюз, Б. В. Nature 334 , 406–410 (1988).
ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый
Парселл, Д. и Зауэр, Р. Т. J. биол. хим. (в печати).
Лау, К.Ф. и Дилл, К.А. Макромолекулы (в печати).
Richards, F. M. J. molec. биол. 82 , 1–14 (1974).
КАС Статья Google ученый
Lee, B. & Richards, F. M. J. molec. биол. 55 , 379–400 (1971).
КАС Статья Google ученый
Richmond, T.J. & Richards, F.M. J. molec. биол. 119 , 537–555 (1978).
КАС Статья Google ученый
Олифант А.Р., Нуссбаум А.Л., Штруль К. Ген 44 , 177–183 (1986).
КАС Статья Google ученый
Ссылки на скачивание
Информация об авторе
Авторы и принадлежности
Отдел биологии, Массачусетский институт технологического института, Кембридж, Массачусетс, 02139, США
Wendell A. Lim & Robert T. Sauer
Authors A. Lim & Robert T. Sauer
9Authors A. Lim & Robert T. Sauer
2108. публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия
Права и разрешения
Перепечатка и разрешения
Об этой статье
Эта статья цитируется
Извлечение филогенетических измерений коэволюции выявляет скрытые функциональные сигналы
- Александр Колавен
- Эша Атолия
- Кервин Кейси Хуан
Научные отчеты (2022)
Ответ DnaK на экспрессию белковых мутантов зависит от скорости трансляции и стабильности.
- Сигне Кристенсен
- Себастьян Рэмиш
- Ингемар Андре
Биология коммуникаций (2022)
Внутренняя основа термостабильности пролилолигопептидазы Pyrococcus furiosus
- Сахини Банерджи
- Парт Сарти Сен Гупта
- Амаль Кумар Бандйопадхьяй
Научные отчеты (2021)
Понимание молекулярных механизмов передачи сигналов клетками посредством естественных и искусственных вариаций последовательности
- Нил Х. Шах
- Джон Куриян
Природа Структурная и молекулярная биология (2019)
Причины изменения скорости эволюции среди белковых сайтов
- Джулиан Эшав
- Стефани Дж. Спилман
- Клаус О. Уилке
Nature Reviews Genetics (2016)
Комментарии
Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и Правила сообщества. Если вы обнаружите что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неприемлемое.
Наноматериалы | Бесплатный полнотекстовый | Супергидрофобные/ледофобные покрытия на основе наночастиц кремнезема, модифицированных самоорганизующимися монослоями
1. Введение
Обледенение и обледенение могут препятствовать экономичной и экологически чистой эксплуатации летательных аппаратов [1] и представлять серьезную опасность, которая может привести к авариям. Для самолетов необходимо наличие противообледенительной системы на земле и в полете. Однако современные противообледенительные системы выделяют химические вещества в окружающую среду, увеличивают вес, увеличивают расход топлива и усложняют системы самолета [2]. Стремясь найти экологически чистый и экономичный способ решения проблемы образования и обледенения, прочное ледофобное покрытие на поверхности самолета потенциально является идеальным решением.
Поверхность, имеющая контактный угол с водой 150° или более с очень небольшим сопротивлением потоку, считается супергидрофобной [3]. Супергидрофобные поверхности эффективно позволяют каплям воды отскакивать от них, замедляя образование льда и снижая прочность сцепления с льдом [4]. Для изготовления супергидрофобных поверхностей как химический состав, так и морфология поверхности должны быть настроены для достижения низкой поверхностной энергии и желаемой шероховатости поверхности [5]. Были разработаны различные методы подготовки шероховатой поверхности из материала с низкой поверхностной энергией или модификации шероховатой поверхности материалом с низкой поверхностной энергией, такие как электрохимия, механическая обработка, химическое травление, центрифугирование и химическое осаждение из паровой фазы. 6,7,8,9,10,11,12]. Среди них сочетание центрифугирования шероховатого материала и химического осаждения из паровой фазы материала с низкой поверхностной энергией является простым и недорогим.
Покрытия, содержащие наночастицы кремнезема, вызывают значительный интерес благодаря высокой термической и механической стабильности и высокой шероховатости поверхности [13]. Среди материалов с низкой поверхностной энергией фторалкилсиланы перспективны для практического применения из-за их высокой механической и химической стабильности в результате прочной иммобилизации через силоксановые связи [14]. В предыдущих исследованиях широко сообщалось о гидрофобных покрытиях на основе кремнезема. Однако ледофобность, обледенение и долговечность покрытий на основе наночастиц кремнезема изучены в меньшей степени. Кроме того, долговечность гидрофобных/ледофобных покрытий очень важна для практического применения, особенно в авиастроении, и остается сложной задачей. Сюй и др. [15] сообщили о методе испытания на эрозию, основанном на столкновении капель воды, выпущенных с более высокой ступени, под действием силы тяжести. В этом эксперименте для оценки долговечности был установлен стенд для испытаний на эрозию с ударом высокоскоростной пневматической воды.
В настоящей работе наночастицы диоксида кремния были нанесены методом центрифугирования для формирования наноструктурированной шероховатой поверхности для улавливания небольших воздушных карманов. Самособирающиеся монослои (SAM) фторалкилсилана, 1H, 1H, 2H, 2H-перфтороктилтриэтоксисилана (POTS), были привиты на поверхность наночастиц диоксида кремния методом химического осаждения из паровой фазы для получения низкой поверхностной энергии. Исследовали гидрофобность, ледофобность и износостойкость покрытий.
2. Экспериментальный участок
2.1. Изготовление нанопокрытий на основе диоксида кремния с самособирающимися монослоями
Наночастицы диоксида кремния, полистирол и POTS (98%) были приобретены у Sigma-Aldrich Company (Дорсет, Великобритания). Хлороформ был приобретен у Fisher Scientific Company (Лафборо, Великобритания). Все химические вещества использовались в том виде, в каком они были получены. 0,5 г наночастиц диоксида кремния и 0,019 г полистирола растворяли в 30 мл хлороформа при непрерывном перемешивании в течение примерно 1 часа. Смесь наносили на подложки со скоростью 1500 рад/мин в течение 1 мин с помощью установки для центрифугирования (KW-4A, Chemat Group, Нортридж, Калифорния, США). Для испытаний на сцепление с льдом алюминиевые подложки со средней шероховатостью (R a ) размером 2,64 нм на площади 5 мкм × 5 мкм являются сплавом (2024-T4). Для всех других тестов подложками являются стекла с R и размером 1,66 нм и площадью 5 мкм × 5 мкм.
Затем образцы переносили в печь для термообработки при 550 °C в течение 2 ч для удаления органических компонентов и сплавления наночастиц диоксида кремния. Затем формировали покрытия на основе кремнезема толщиной около 30 мкм. Для снижения поверхностной энергии и получения супергидрофобных поверхностей образцы прививали самособирающимися монослоями POTS методом химического осаждения из газовой фазы в герметичном сосуде с 0,3 мл POTS при 180 °С в течение 3 ч. Для сравнения также были изготовлены покрытия на основе коммерческого супергидрофобного и ледофобного силикона.
2.2. Характеристика морфологии, состава и гидрофобности
Морфологию поверхности исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM, XL30, Philips FEI, Эйндховен, Нидерланды) при ускоряющем напряжении 20 кВ после осаждения Pt на образцы для предотвращения зарядки электронами. луч. Состав измеряли методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS, Oxford Instruments plc., Оксфордшир, Великобритания) при ускоряющем напряжении электронов 20 кВ путем накопления отсчетов в течение 60 с. Энергии связи элементов характеризовали с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS, ESCALAB Mark II, VG Scientific, Уолтем, Массачусетс, США) с использованием рентгеновского излучения Al Kα в качестве источника излучения с длиной волны 1486,6 эВ. Инфракрасные спектры с Фурье-преобразованием (FTIR) регистрировали на спектрометре (Spectrum One, PerKin Elmer, Akron, OH, USA) с использованием режима ослабленного полного отражения в диапазоне между 650 см0411 -1 и 1300 см -1 . Гидрофобность поверхностей характеризовали с помощью гониометра контактного угла (FTA200, First Ten Angstroms, Inc., Портсмут, Вирджиния, США) со скоростью откачки 1 мкл/с.
2.3. Испытание на ледофобность
Испытания на сцепление с льдом проводили центрифужным методом с блоком глазури массой 1,3 г в низкотемпературной камере при температуре -5 °С. Используя скорость вращения при отрыве гололедной глыбы, рассчитывают прочность сцепления с льдом, используя массу ледяной глыбы и длину балки [16]:
где F — центробежная сила (Н), m — масса ледяной глыбы (кг), r — радиус луча (м), а ɷ — скорость вращения (рад/с). От центробежной силы определяют касательное напряжение:
где A — площадь обледенения (м 2 ), τ — напряжение сдвига (Па). Для большей точности были измерены шесть образцов покрытия на основе диоксида кремния.
Испытания на обледенение каплями воды проводились путем наблюдения за каплями воды на трех участках образцов с покрытием и образцов без покрытия на охлаждаемой пластине при температуре -10 °C. По видеозаписи капель воды можно определить продолжительность обледенения.
2.4. Испытание на долговечность
Для оценки долговечности была установлена установка для испытания на эрозию (как показано на рис. 1) под давлением пневматической воды, сталкивающейся с давлением газа 15 фунтов на квадратный дюйм, скоростью 22 м/с и расходом жидкости 22 мл/мин. Капли воды под давлением распылялись на образцы с покрытием в течение различной продолжительности от 30 до 60 минут. Угол смачивания водой измеряли в трех точках до и после испытания на эрозию.
3. Результаты и обсуждение
3.1. Обработка поверхности и морфология
На рис. 2 схематически показан процесс модификации поверхности и переход от гидрофильной к супергидрофобной. Стремясь получить супергидрофобную поверхность, наночастицы диоксида кремния были нанесены центрифугированием на стеклянные подложки с последующим химическим осаждением из паровой фазы самособирающихся монослоев POTS для формирования низкой поверхностной энергии на шероховатых поверхностях и ковалентной связи между самособирающимися монослоями. POTS и наночастиц кремнезема.
Однородность и морфология покрытий до и после обработки поверхности были охарактеризованы методами СЭМ, изображения СЭМ показаны на рис. частичное покрытие на границе твердое тело-жидкость. Также видно, что морфология до и после лечения очень похожа. Нет очевидных изменений в морфологии частиц кремнезема во время обработки поверхности, поскольку POTS имеет тенденцию быть очень тонкими самособирающимися монослоями.
3.2. Подтверждение самособирающихся монослоев
Чтобы подтвердить успешное осаждение POTS на наночастицы диоксида кремния, был проведен элементный анализ с использованием EDS. В структуре POTS пять элементов, включая H, C, F, O и Si. F является лучшим и наиболее уникальным элементом для доказательства существования таких покрытий POTS, потому что H нелегко обнаружить с помощью EDS, а любой обнаруженный C может быть результатом загрязнения. Из рисунка 4 видно, что после обработки POTS имеется четкий пик F, тогда как до обработки POTS пик F отсутствует. Таким образом, результаты EDS позволяют предположить, что на наночастицы кремнезема было нанесено покрытие POTS.
Для дальнейшей проверки состояния поверхности и поглощения POTS обработанными частицами кремнезема и частицами до обработки был проведен анализ XPS. На рис. 5 представлены результаты РФЭС F1s, F KLL (энергия электронов, выбитых из атомов за счет заполнения F1s-состояния (K-оболочки) электроном с L-оболочки в сочетании с выбросом электрона из L оболочка), области C1s и C−F спектров образцов до и после обработки. Из рис. 5а ясно видно, что для покрытия на основе наночастиц кремнезема после POTS покрытия имеется пик F1s с центром при 688,08 эВ и пики F KLL с центром при 834,08 и 861,08 эВ, в то время как пик F отсутствует для покрытия на основе на необработанных наночастицах кремнезема. На скане с высоким разрешением для пика C-F, показанного на рисунке 5b, пик C-F с центром на 291,08 эВ появляется после обработки POTS, в то время как до обработки пик C-F отсутствует. Объединенные результаты EDS и XPS подтверждают, что самособирающиеся монослои POTS были успешно привиты к наночастицам кремнезема. Это хорошо согласуется с предыдущими результатами Lai and Zhang et al. [14,17].
Понимание механизма формирования SAM важно для дальнейшей оптимизации. В предыдущем отчете делается вывод, что реакция начинается с гидролиза предшественника POTS, который образует связи Si-OH из Si-OCH 2 СН 3 облигации. Затем происходит ковалентная связь посредством реакций межфазной конденсации и полимеризации между гидроксильными группами и силанольными группами [14].
В FTIR-спектрах, показанных на рис. 6, помимо пиков поглощения кремнезема около 810 см -1 и 1086 см -1 , пик поглощения Si-OH около 965 см -1 наблюдается в образцах до и после лечения [18,19,20]. Результаты ИК-Фурье позволяют предположить, что поверхность наночастиц диоксида кремния оканчивается группами –ОН [21, 22], которые действуют как точки привязки для образования ковалентных связей с гидролизованными POTS [6].
3.3. Гидрофобность поверхности
Самособирающийся монослой 1H,1H,2H,2H-перфтороктилтриэтоксисилана (POTS) будет образовывать поверхности с низкой поверхностной энергией, которые будут способствовать супергидрофобности. На рис. 7 показан угол контакта капель воды с кремнеземным покрытием без (рис. 7а) и с обработкой POTS (рис. 7b). Краевой угол смачивания водой изменяется от 13° ± 0,9° без обработки до 163° ± 7,4°, измеренный для шести образцов после обработки при тех же условиях обработки, что указывает на переход от гидрофильного к супергидрофобному в результате обработки POTS. Капли воды будут отскакивать от поверхности в случае очень малого угла наклона поверхности образца, даже если угол наклона невидим. Феномен отскока капель воды показан на видео S1.
Модель Вензеля и модель Кэсси-Бакстера обычно используются для объяснения гидрофобности покрытий с высокой шероховатостью. В модели Венцеля капли воды следуют по профилю шероховатой поверхности и прикрепляются к поверхности, в результате чего они не могут скользить по поверхности [18]. Однако в образцах на основе наночастиц кремнезема капли воды имеют тенденцию очень легко скользить по поверхности, что позволяет предположить, что модель Кэсси-Бакстера больше подходит для объяснения наших экспериментальных результатов. В уравнении Кэсси:
где θ A — кажущийся краевой угол, измеренный на поверхности подложки; θ – краевой угол смачивания водой на фторированной гладкой поверхности, равный 100° [19]; f 1 и f 2 – доли твердой поверхности и воздуха, контактирующие с каплями воды; f 1 + f 2 = 1 [20]. Значение f 1 , рассчитанное с использованием среднего краевого угла смачивания водой, равного 163°, составляет 5,3% и указывает на то, что 94,7% поверхности занято воздухом, что указывает на то, что комбинация наночастиц кремнезема и POTS позволяет легко улавливать воздух, что приводит к на супергидрофобной поверхности.
3.4. Поведение капель воды при обледенении
В соответствии с классической теорией образования кристаллов и наблюдениями сообщалось, что скорость образования кристаллов и макроскопическая скорость роста льда могут быть значительно снижены за счет супергидрофобной поверхности из-за чрезвычайно низкой фактической площади контакта твердой и жидкой фаз, вызванной захваченными воздушными карманами [4]. Как обсуждалось ранее, уменьшение доли поверхности раздела твердое тело-жидкость на 5,3% будет способствовать замедлению обледенения из-за ограниченного теплообмена между поверхностью твердое тело-жидкость. Результаты испытаний на обледенение каплями воды на рис. 8 показывают, что 289для образования льда на супергидрофобной поверхности нанопокрытия на основе диоксида кремния требовалось 24 с, а для голых подложек — 24 с. Для коммерческих силиконовых ледофобных образцов для образования льда требовалось 204 с. Результаты испытаний образцов с покрытием на обледенение каплями воды показывают значительное замедление обледенения по сравнению с голыми подложками и улучшение фобии льда по сравнению с коммерческими продуктами с обледенением.
3.5. Прочность на сцепление с льдом
Помимо характеристик замедления обледенения, еще одним важным параметром, определяющим ледофобность, является прочность на сцепление с льдом. При низкой силе сцепления с льдом лед можно легко удалить, что желательно для борьбы с обледенением. Выявлено, что средняя сила сцепления на льду линейно связана с 1 + cosθ e , где θ e обозначает расчетный равновесный краевой угол, который подразумевает, что низкая прочность сцепления со льдом может быть получена с супергидрофобных поверхностей [1]. В этом эксперименте для сравнения прочности сцепления нанопокрытий на основе диоксида кремния и алюминиевых подложек с использованием центрифуги использовался метод испытаний на адгезию в центрифуге [16]. Из рисунка 9 видно, что все измеренные напряжения сдвига между образцами с покрытием и блоком льда из глазури были значительно меньше, чем напряжения сдвига между алюминиевыми подложками и блоком льда из глазури. Существуют некоторые различия в результатах сцепления со льдом. Для большей точности мы протестировали шесть образцов покрытий на основе диоксида кремния, изготовленных по одному и тому же составу. Разница между каждым образцом, особенно между образцами 5 и 7, может быть вызвана естественной изменчивостью формы ледяных глыб. Напряжения сдвига между льдом и образцами, покрытыми кремнеземом, ниже 100 кПа, что является порогом ледофобности [21]. Стоит отметить, что некоторые глыбы глазури были сброшены с образца, покрытого кремнеземом, до того, как началось вращение, что показало чрезвычайно низкую прочность сцепления со льдом.
Строгое определение ледофобности остается неясным. Было предложено называть поверхность ледофобной, если она задерживает льдообразование при температурах ниже точки замерзания воды и/или имеет слабую прочность сцепления со льдом менее 100 кПа [21]. Отскок капель воды, показатели задержки обледенения и низкая адгезия к льду показывают, что супергидрофобные покрытия на основе наночастиц кремнезема подходят для использования в качестве ледофобных покрытий с учетом их льдофобности.
3.6. Стойкость при воздействии пневматических ударов воды
Когда самолет летит через атмосферу, его поверхности могут подвергаться воздействию гидрометеоров, таких как дождь, что может неблагоприятно повлиять на конструкцию самолета и сократить срок службы компонентов [22]. Таким образом, долговечность гидрофобных/ледофобных покрытий является критическим фактором для практического применения в самолетах. В этом эксперименте для оценки долговечности на стенде для испытаний на эрозию использовалось пневматическое воздействие воды. На рис. 10 показаны результаты испытаний на попадание воды для покрытий на основе диоксида кремния для свежеприготовленного образца после 30-минутного испытания и после 60-минутного испытания. Супергидрофобность сохранялась после испытания на эрозию в течение 60 мин. Хотя контактный угол воды уменьшился со 163° ± 7,4° до 161° ± 4,9°.° после 30-минутного испытания на эрозию и до 153° ± 2,6° после 60-минутного испытания снижение гидрофобности находится на приемлемом уровне, что указывает на определенную долговечность. Однако для применения в аэрокосмической отрасли будет проведена дальнейшая оптимизация для повышения долговечности.
4. Выводы
Наночастицы диоксида кремния были нанесены на стеклянные подложки для формирования наноструктурированной шероховатой поверхности с функцией улавливания мелких воздушных карманов. Самособирающиеся монослои (SAM) 1H, 1H, 2H, 2H-перфтороктилтриэтоксисилана были привиты на поверхность наночастиц кремнезема методом химического осаждения из паровой фазы для снижения поверхностной энергии. Морфология, состав и функциональные группы были охарактеризованы для выявления взаимосвязи между характеристиками нанокомпозитного материала и гидрофобностью. Средний угол смачивания водой 163° свидетельствует о том, что супергидрофобная поверхность была получена на наночастицах кремнезема с модификацией поверхности с помощью SAM POTS. Результаты испытаний на обледенение каплями воды показывают, что образование обледенения нанопокрытий на основе диоксида кремния было значительно замедлено по сравнению с голыми подложками и коммерческими ледофобными продуктами из-за низкой поверхностной энергии и наличия воздушных карманов на поверхности. Результаты испытаний на прочность сцепления со льдом показывают, что касательные напряжения между обработанной поверхностью и ледяной глыбой намного ниже, чем между голой поверхностью и ледяной глыбой. Задержка обледенения и низкая прочность сцепления с льдом позволяют предположить, что ледофобные поверхности были получены из супергидрофобных покрытий на основе кремнезема. Для оценки долговечности был спроектирован и установлен испытательный стенд на эрозию от пневматического удара воды. Результаты испытаний на эрозию показывают, что супергидрофобность сохраняется после испытания в течение 60 мин. Продолжается дальнейшая оптимизация для применения в самолетах.
Дополнительные материалы
Следующее доступно в Интернете по адресу https://www.mdpi.com/2079-4991/6/12/232/s1, Видео S1: Феномен отскока капель воды.
Благодарности
Эта работа была поддержана инициативой CleanSky II-ЕС GAINS (грантовое соглашение №: 671398). Работа является частью проекта по разработке подходящего ледофобного и гидрофобного покрытия на поверхности крыла самолета.
Авторские вклады
Junpeng Liu, Fang Xu, Kwing-So Choi и Xianghui Hou участвовали в разработке эксперимента, проводили эксперименты и составляли рукопись. Zaid A. Janjua и Barbara Turnbull участвовали в разработке, настройке, измерении и расчете теста на ледофобность. Мартин Роу внес свой вклад в характеристику материалов. Каждый участник имел важное значение для производства этой работы.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Ссылки
- Meuler, A.J.; Смит, JD; Варанаси, К.К.; Мабри, Дж. М.; МакКинли, GH; Коэн, Р.Э. Взаимосвязь между смачиваемостью водой и сцеплением со льдом. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 2010 , 2, 3100–3110. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
- Гент, Р.; Дарт, Н.; Кансдейл, Дж. Обледенение самолетов. Филос. Транс. Р. Соц. Лонд. А 2000 , 358, 2873–2911. [Google Scholar] [CrossRef]
- Карунакаран Р.Г.; Лу, К.-Х.; Чжан, З .; Ян С. Высокопрозрачные супергидрофобные поверхности из совместной сборки наночастиц (≤100 нм). Ленгмюр 2011 , 27, 4594–4602. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed] “> Shen, Y.; Тао, Дж.; Тао, Х .; Чен, С .; Пан, Л.; Ван, Т. Антиобледенительный потенциал супергидрофобных поверхностей Ti 6 Al 4 V: зарождение и рост льда. Ленгмюр 2015 , 31, 10799–10806. [Академия Google] [CrossRef] [PubMed]
- Чжан, X.; Ши, Ф .; Ниу, Дж.; Цзян, Ю.Г.; Ван, З.К. Супергидрофобные поверхности: от структурного контроля до функционального применения. Дж. Матер. хим. 2008 , 18, 621–633. [Google Scholar] [CrossRef]
- Ван, Н.; Сюн, Д.; Дэн, Ю .; Ши, Ю.; Ван, К. Механически прочная супергидрофобная стальная поверхность с антиобледенительными свойствами, устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и коррозионной стойкостью. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 2015 , 7, 6260–6272. [Академия Google] [CrossRef] [PubMed]
- Чане-Чинг, К.И.; Лакруа, Дж. К.; Джуини, М .; Лаказ, П.К. Электрополимеризация гидрофобных дипирролилов в водной среде на основе химии включения. Дж. Матер. хим. 1999 , 9, 1065–1070. [Google Scholar] [CrossRef]
- Чу, Д.; Немото, А .; Ито, Х. Гидрофобность иерархических полимерных поверхностей, изготовленных на прецизионном станке. Дж. Полим. англ. 2014 , 34, 477–482. [Google Scholar] [CrossRef]
- Эсмаилирад, А.; Рукосуев, М.В.; Джун, МБГ; Ван Вегель, Ф. Экономически эффективный метод создания физически и термически стабильных и пригодных для хранения поверхностей из супергидрофобного алюминиевого сплава. Серф. Пальто. Технол. 2016 , 285, 227–234. [Google Scholar] [CrossRef]
- Tien, H.W.; Хуанг, Ю.Л.; Ян, С.Ю.; Сяо, С.Т.; Ляо, WH; Ли, HM; Ван, Ю.С.; Ван, JY; Ма, К.К.М. Получение прозрачных проводящих пленок путем осаждения нанолистов графена на гидрофильные или гидрофобные поверхности посредством контроля значения pH. Дж. Матер. хим. 2012 , 22, 2545–2552. [Google Scholar] [CrossRef]
- Поня, С. ; Сатхашивам, С .; Чедвик, Н.; Кафизас, А .; Бавакед, С.М.; Обейд, А.Ю.; Аль-Табаити, С.; Басахель, С.Н.; Паркин, И.П.; Carmalt, C.J. Химическое осаждение гидрофобного TiO 9 с помощью аэрозоля из паровой фазы0101 2 -SnO 2 композитная пленка с новой микроструктурой и повышенной фотокаталитической активностью. Дж. Матер. хим. А 2013 , 1, 6271–6278. [Google Scholar] [CrossRef]
- Lin, C.C.; Хсу, С.Х.; Чанг, Ю.Л.; Су, В.Ф. Прозрачный гидрофобный прочный поли(фторимидакрилат)/SiO 2 нанокомпозит с низкой проницаемостью для влаги из системы фотоотверждаемой смолы, не содержащей растворителей. Дж. Матер. хим. 2010 , 20, 3084–3091. [Google Scholar] [CrossRef]
- Li, X.; Ду, Х.; Он, Дж. Самоочищающиеся просветляющие покрытия, собранные из особых мезопористых наночастиц кремнезема. Ленгмюр 2010 , 26, 13528–13534. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
- Чжан Ф. ; Чен, С .; Донг, Л.; Лей, Ю .; Лю, Т .; Инь Ю. Получение супергидрофобных пленок на титане в качестве эффективных барьеров против коррозии. заявл. Серф. науч. 2011 , 257, 2587–2591. [Google Scholar] [CrossRef]
- Сюй, Л.Ю.; Чжу, Д.Д.; Лу, XM; Лу, К.Х. Прозрачное, термически и механически стабильное супергидрофобное покрытие, полученное по технологии электрохимического темплата. Дж. Матер. хим. А 2015 , 3, 3801–3807. [Google Scholar] [CrossRef]
- Лафорте, К.; Beisswenger, A. Тест на адгезию ледофобных материалов в центрифуге. В материалах 11-го Международного семинара по атмосферному обледенению конструкций, IWAIS, Монреаль, Квебек, Канада, июнь 2005 г.; стр. 12–16.
- Лай Ю.; Лин, К.; Хуанг, Дж.; Чжуан, Х .; Солнце, Л.; Нгуен, Т. Заметно контролируемая адгезия супергидрофобных губчатых наноструктурных пленок TiO 2 . Ленгмюр 2008 , 24, 3867–3873. [Академия Google] [CrossRef] [PubMed] “> Ю, С.; Го, З .; Лю, В. Биомиметические прозрачные и супергидрофобные покрытия: от природы и за ее пределами. хим. коммун. 2015 , 51, 1775–1794. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
- Pilotek, S.; Шмидт, Х.К. Смачиваемость микроструктурированных гидрофобных золь-гель покрытий. J. Sol-Gel Sci. Технол. 2003 , 26, 789–792. [Google Scholar] [CrossRef]
- Ян, Х.; Денг Ю. Получение и физические свойства супергидрофобных бумаг. J. Коллоидный интерфейс Sci. 2008 , 325, 588–593. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
- Hejazi, V.; Соболев, К.; Носоновский М. От супергидрофобности к ледофобности: анализ сил и взаимодействия. науч. Rep. 2013 , 3, 2194. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
- Гохардани, О. Влияние аспектов испытаний на эрозию на текущие и будущие условия полета. прог. Аэросп. науч. 2011 , 47, 280–303. [Google Scholar] [CrossRef]
Рисунок 1. Схематическая диаграмма испытания на попадание воды.
Рис. 1. Схематическая диаграмма испытания на попадание воды.
Рисунок 2. Схема процесса модификации поверхности самособирающимися монослоями и превращения гидрофильных ( и ) в супергидрофобные ( b ).
Рис. 2. Схема процесса модификации поверхности самособирающимися монослоями и превращения гидрофильных ( и ) в супергидрофобные ( b ).
Рисунок 3. Изображения покрытия наночастицами кремнезема, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), до ( a ) и после обработки поверхности ( b ).
Рис. 3. Изображения покрытия наночастицами кремнезема, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), до ( a ) и после обработки поверхности ( b ).
Рисунок 4. Результаты энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) для наночастиц диоксида кремния с обработкой фторалкилсиланом, 1H,1H,2H,2H-перфтороктилтриэтоксисиланом (POTS) и без обработки.
Рис. 4. Результаты энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) для наночастиц диоксида кремния с обработкой фторалкилсиланом, 1H,1H,2H,2H-перфтороктилтриэтоксисиланом (POTS) и без обработки.
Рисунок 5. Результаты рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) для F ( a ) и C−F ( b ) наночастиц кремнезема с обработкой и без обработки самособирающимися монослоями POTS.
Рис. 5. Результаты рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) для F ( a ) и C-F ( b ) наночастиц кремнезема с обработкой и без обработки самоорганизующимися монослоями POTS.
Рисунок 6. Инфракрасные спектры поглощения с преобразованием Фурье (FTIR) наночастиц кремнезема до и после обработки.
Рис. 6. Инфракрасные спектры поглощения с преобразованием Фурье (FTIR) наночастиц кремнезема до и после обработки.
Рис. 7. Краевой угол смачивания капель воды на покрытии на основе наночастиц кремнезема без ( a ) и с обработкой POTS ( b ).
Рис. 7. Краевой угол смачивания капель воды на покрытии на основе наночастиц кремнезема без ( a ) и с ( b ) обработкой POTS.
Рисунок 8. Результаты испытаний на обледенение каплями воды.
Рис. 8. Результаты испытаний на обледенение каплями воды.
Рис. 9. Результаты прилипания к льду нанопокрытий на основе диоксида кремния на алюминиевых подложках (образцы 2–7) и необработанной алюминиевой поверхности (образец 1).
Рис. 9. Результаты прилипания к льду нанопокрытий на основе диоксида кремния на алюминиевых подложках (образцы 2–7) и необработанной алюминиевой поверхности (образец 1).
Рисунок 10. Угол контакта с водой до и после испытания на эрозию от воздействия воды для нанопокрытий на основе кремнезема для свежеприготовленного образца, после 30-минутного испытания и после 60-минутного испытания.
Рис. 10. Угол контакта с водой до и после испытания на эрозию от воздействия воды для нанопокрытий на основе кремнезема для свежеприготовленного образца, после 30-минутного испытания и после 60-минутного испытания.
© 2016 авторами; лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC-BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
Описание гидрофобных и супергидрофобных покрытий
Поделитесь этой статьей:
Определение гидрофобности означает «склонность отталкивать воду или не смешиваться с ней». Покрытия, которые предлагают гидрофобная (E U) или супергидрофобная поверхность может придать множественные преимущества поверхности покрытия и подложке, на которую они наносятся. Преимущества могут включать в себя снижение удержания грязи, способность к самоочищению, улучшенную влагостойкость и коррозионную стойкость, а также увеличение ожидаемого срока службы покрытия и подложки. Чтобы полностью объяснить и количественно оценить гидрофобность, необходимо определить взаимосвязь между контактный угол и гидрофобный/гидрофильный (ЕС) характер поверхности.
F IGURE 1 – Угол контакта для гидрофобной поверхности покрытия и гидрофильной поверхности покрытия
Гидрофобный угол контакта поверхности ≥ 120 ° Гидрофильный угол поверхности ≤ 30 °6666.
Супергидрофобный Угол контакта ≥ 150°Соответственно, характеристики поверхности могут создавать различные покрытия, начиная от гидрофильных (водолюбивых) покрытий до супергидрофобных покрытий, , обладающих высокой водоотталкивающей способностью. Несколько факторов влияют на контактный угол капли воды с поверхностью покрытия. К ним относятся макро-, микро-, нано-профиль поверхности и поверхностное натяжение покрытия, на котором находится капля воды. Поверхностное натяжение — это склонность жидкостей к упругости, благодаря которой они приобретают наименьшую возможную площадь поверхности.
Как показано в Таблице 1, поверхностное натяжение воды выше, чем у обычных растворителей, используемых в лакокрасочной промышленности. Это связано с сильным притяжением молекул воды друг к другу в результате образования водородных связей. Еще одним важным фактором, определяющим гидрофобность покрытий, является микроскопическая геометрия поверхности.
Таблица 1 – Поверхностное натяжение краски
В природе существует множество примеров супергидрофобных и гидрофобных определений. Одна из самых примечательных поверхностей — лист лотоса . Контактный угол воды на поверхности Лист лотоса больше 150°. Причиной самоочищающихся свойств листа лотоса является гидрофобная водоотталкивающая двойная структура поверхности. Это позволяет значительно уменьшить площадь контакта и силу сцепления между поверхностью и каплей и приводит к процессу самоочистки, позволяющему воде легко скатываться с листа и собирать по пути отложения пыли. Эта двойная структура микронного размера формируется на поверхности растения и состоит из игольчатых выступов с поверхности, покрытых воском.
Рисунок 3. Эффект листьев лотосаПокрытые воском выступы имеют высоту от 10 до 20 мкм и ширину от 10 до 15 мкм. Эти воски гидрофобны и образуют верхний слой двойной структуры. Некоторые растения имеют краевые углы до 160° и называются супергидрофобными, что означает, что только 2–3% поверхности капли воды соприкасаются с поверхностью. Поскольку площадь контакта с поверхностью составляет менее 0,6%, это приводит к эффекту самоочистки.
До сих пор мы определили факторы, которые способствуют гидрофобности или ее отсутствию, включая краевой угол, структуру поверхности и то, почему большинство органических растворителей имеют тенденцию смачивать поверхность лучше, чем вода, вследствие их более низкого поверхностного натяжения. Следующий раздел будет посвящен тому, как придать системе покрытия большую гидрофобность, особенно с точки зрения поверхности.
Чтобы максимизировать гидрофобность поверхности покрытия, поверхностная энергия (EU) должна быть как можно ниже. Низкая поверхностная энергия в сочетании с правильно структурированной поверхностью максимизирует гидрофобность. Поверхностная энергия имеет те же единицы измерения, что и поверхностное натяжение (сила на единицу длины или дин/см). Жидкость с высоким поверхностным натяжением, такая как вода, будет иметь максимальную гидрофобность и, таким образом, будет иметь плохое смачивание (большой краевой угол) на поверхности покрытия с низким поверхностная энергия. Как показано в Таблице II, поверхностная энергия может сильно различаться в зависимости от характера поверхности, контактирующей с водой.
Таблица II – Поверхностная энергия материалов[1]
Таблица II – Поверхностная энергия материаловНапример, покрытие из полигексафторпропилена (12,0 дин/см) на поверхности создаст более гидрофобную поверхность чем у полиметилметакрилата (ЕС) (40,2 дин/см). В общих чертах, чтобы обеспечить наибольшую гидрофобность, наиболее гидрофобная часть материала должна быть расположена на поверхности. Например, если органофункциональный триметоксисилан (EU) используется для модификации поверхности, метоксисилановые (EU) группы должны располагаться на поверхности. Перфтор- и алифатические (EU) группы на поверхности покрытия обладают большей гидрофобностью, чем группы сложного эфира или спирта. Например, от самого низкого до самого высокого поверхностного натяжения:
Обеспечение повышенной гидрофобности правильно разработанного покрытия может также обеспечить дополнительные свойства, такие как повышенная коррозионная стойкость и влагостойкость.
Соответственно, для достижения максимальной гидрофобности можно также выбрать смолу, выравниватель, пигменты-наполнители и пигменты-заглушители (EU). Во-вторых, составы с использованием наночастиц (ЕС) должны быть адаптированы для обеспечения надлежащего приема, а не в виде капли для достижения желаемого свойства. Таким образом, правильно составленные покрытия с использованием технологии наночастиц могут обеспечить характеристики характеристик, которые до сих пор не могли быть получены другими способами. Некоторые поставщики материалов для повышения гидрофобности поверхности, перечисленные в Prospector, включают BYK, Evonik Industries Ag Functional Silanes, ICM, Momentive, Phibro, Shin-Etsu Silicones of America, Tianjin Boyuan New Materials Co., Ltd., Evonik Industries AG Silica и Wacker.
Доступные поставщики в Европе : BYK, Evonik Industries Ag Функциональные силаны | Мотив | Тяньцзинь Боюань Новые Материалы Лтд | Эвоник Индастриз АГ Силика | Wacker
Дополнительную информацию о выборе материалов для повышения гидрофобности можно найти на сайте www.ulprospector.com (ЕС).
[1] Брошюра о продукте Gelest 2006
Взгляды, мнения и технические анализы, представленные здесь, принадлежат автору или рекламодателю и не обязательно совпадают с мнениями ULProspector.com или UL. Появление этого контента в Центре знаний UL Prospector не означает одобрения со стороны UL или ее дочерних компаний.
Все содержимое защищено авторским правом и не может быть воспроизведено без предварительного разрешения UL или автора содержимого.
Содержимое доступно только в информационных и образовательных целях. Хотя редакторы этого сайта могут время от времени проверять точность его содержания, мы не несем ответственности за ошибки, допущенные автором, редакцией или любым другим участником.
UL не делает никаких заявлений и не дает гарантий в отношении точности, применимости, пригодности или полноты содержимого. UL не гарантирует производительность, эффективность или применимость сайтов, перечисленных или связанных с каким-либо контентом.
Поделитесь этой статьей:
Рональд Дж. Леварчик, президент и главный исполнительный директор Chemical Dynamics, LLC, привнес 40-летний опыт работы в индустрии красок и покрытий в качестве соавтора в Центре знаний Prospector. В качестве соавтора Рон пишет статьи на темы, актуальные для разработчиков рецептур в индустрии покрытий. Он также является консультантом системы поиска материалов Prospector, консультируя по вопросам, связанным с оптимизацией и организацией материалов в базе данных.
Компания Рона, Chemical Dynamics, LLC (www.chemicaldynamics.net), представляет собой фирму по производству красок и покрытий с полным спектром услуг, специализирующуюся на консалтинге и разработке продуктов, расположенную в Плимуте, штат Мичиган. С 2004 года он предоставляет консультации, разработку продуктов, исследования контрактов, технико-экономические обоснования, анализ видов отказов и многое другое для широкого круга клиентов, а также их поставщиков, заказчиков и специалистов по нанесению покрытий.
Он также работал адъюнкт-профессором в Исследовательском институте покрытий Университета Восточного Мичигана. Таким образом, Рон получил субгрант от Министерства энергетики на разработку технологии энергосберегающих покрытий для архитектурных применений, а также гранты от частного сектора на разработку покрытий с низким энергопотреблением и низким содержанием летучих органических соединений. Он вел курсы по цвету и нанесению автомобильных финишных покрытий, катодному электропокрытию и обработке поверхностей. Его опыт включает в себя покрытия для автомобилей, катушек, архитектурных, промышленных и отделочных покрытий.
Ранее Рон был вице-президентом по промышленным исследованиям и технологиям, а также глобальным директором по технологии рулонного покрытия в BASF (Morton International). За время своего четырнадцатилетнего пребывания в компании он разработал инновационные коммерческие продукты для рулонных покрытий, в первую очередь для кровли, жилых, коммерческих и промышленных зданий, а также для промышленных и автомобильных применений. Он получил пятнадцать патентов на новые формулы смол и покрытий.
С 1974 по 19 гг.В 90 лет Рон занимал должности в Desoto, Inc. и PPG Industries. Он был лауреатом двух наград в области исследований и разработок покрытий с использованием смол ПВДФ, разработал первое коммерческое автомобильное верхнее покрытие с высоким сухим остатком и получил 39 патентов США на различные разработанные им новые технологии. Он получил степень магистра физической органической химии в Университете Питтсбурга, а затем изучал науку о полимерах в Университете Карнеги-Меллона.
Рон живет со своей семьей в Брайтоне, штат Мичиган. Свяжитесь с Роном по электронной почте или через веб-сайт его компании по адресу www.chemicaldynamics.net, чтобы узнать больше о его консультационных услугах…
КЛИНИКО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СОРБЦИОННОЙ ГИДРОФИЛЬНОЙ/ГИДРОФОБНОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ НАНОКРЕМНИЯ ПРИ ЛЕЧЕНИИ БОЛЬНЫХ С ОЖОГАМИ
Ключевые слова
ожоги, раневой процесс, инфекции, антисептики, сорбенты
Абстрактные просмотры: 141 Скачиваний в формате PDF: 71
Как цитировать
Чернопыщук Р., Нагайчук В., Геращенко И., Назарчук О., Сидоренков С., Чепляка О., Сидоренко Л. (2021). КЛИНИКО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СОРБЦИОННОЙ ГИДРОФИЛЬНОЙ/ГИДРОФОБНОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ НАНОКРЕМНИЯ ПРИ ЛЕЧЕНИИ БОЛЬНЫХ С ОЖОГАМИ. Медицинская наука Украины (МГУ) , 17 (3), 76-84. https://doi.org/10.32345/2664-4738.3.2021.08
Аннотация
Актуальность. Одним из перспективных методов лечения больных с ожогами является местное применение сорбирующих средств с антимикробными свойствами.
Цель: экспериментальное изучение антимикробных свойств и клиническая оценка эффективности местного применения новой сорбционной композиции на основе нанокремнезема в комплексном лечении больных с ожогами.
Материалы и методы. Предлагаемая сорбционная нанокомпозиция включала высокодисперсный диоксид кремния, полиметилсилоксан, декаметоксин, метронидазол.
Экспериментальное исследование заключалось в изучении антимикробных свойств сорбционной нанокомпозиции и антимикробных агентов, входящих в ее состав.
Клинический материал составили результаты обследования 42 больных с ожогами IIab-III степени площадью 10-30% поверхности тела. В зависимости от тактики местного лечения больные были разделены на 2 группы: после ранней некрэктомии, ксенодермопластики раневую поверхность больных основной группы (n = 20) обрабатывали раствором декаметоксина в сочетании с тем же сорбционным порошком. . Лечение в группе сравнения (n = 22) было аналогичным, за исключением применения сорбционных препаратов. Обследование включало визуальный осмотр области ранения в сочетании с микробиологическим мониторингом раневого содержимого на 3, 7, 14 сутки.
Результаты. Полученные результаты подтвердили достаточный антимикробный потенциал исследуемой сорбционной нанокомпозиции, свойства которой не уступают существующим антисептикам в отношении музейных и клинических штаммов микроорганизмов и грибов.
Отмечены признаки более благоприятного течения раневого процесса у больных основной группы: более быстрое очищение раны, меньше воспалительных реакций и значительно более короткая подготовка ран к пластике.
Выводы. Полученные результаты убедительно свидетельствуют об эффективности многокомпонентного композита на основе нанокремнезема с антимикробными компонентами в комплексном лечении больных с ожогами.
https://doi.org/10.32345/2664-4738. 3.2021.08
Статья PDF
использованная литература
Роуэн М.П., Кансио Л.С., Эльстер Э.А., Бурмейстер Д.М., Роуз Л.Ф., Натесан С., Чан Р.К., Кристи Р.Дж., Чанг К.К. Заживление и лечение ожоговых ран: обзор и достижения. Критический уход. 2015 12 июня; 19:243. DOI: 10.1186/s13054-015-0961-2.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя: http://ccforum.com/content/19/1/243
PubMed: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26067660/
PubMed Central: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4464872/
Сингх А., Бхатнагар А. Лечение поверхностного частичного ожога с помощью коллагеновой листовой повязки по сравнению с парафиновой марлей и сульфадиазином серебра. Энн Бернс Огненные бедствия. 2020 30 сентября; 33 (3): 233-8.
Вид:
PubMed: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33304214/
PubMed Central: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7680202/
Нагайчук В.И. «Современные подходы к помощи больным с ожогами». Современные технологии и лекарства. 2010;5(71):24-7. [на украинском языке].
Посмотреть по адресу:
URL: https://www.health-medix.com/articles/misteztvo/2010-05-27/10VINHZO.pdf
Vigani A, Culler CA. Системное и местное лечение ожоговых ран. Ветеринарная клиника North Am Small Anim Pract. 2017 ноябрь;47(6):1149-63. DOI: 10.1016/j.cvsm.2017.06.003.
Посмотреть по адресу:
Scopus: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0195561617300645?via%3Dihub
Сайт издателя: https://www.vetsmall.theclinics.com/article /S0195-5616(17)30064-5/abstract
PubMed: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28802983/
Nielson CB, Duethman NC, Howard JM, Moncure M, Wood JG. Ожоги: патофизиология системных осложнений и текущее лечение. J Burn Care Res. 2017 янв/февраль;38(1):e469-е481. DOI: 10.1097/BCR.0000000000000355.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя: https://academic.oup.com/jbcr/article/38/1/e469/4568966
PubMed: https://pubmed. ncbi.nlm.nih.gov/27183443 /
PubMed Central: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5214064/
Elmassry MM, Mudaliar NS, Colmer-Hamood JA, San Francisco MJ, Griswold JA, Dissanaike S, Hamood АН. Новые маркеры сепсиса, вызванного синегнойной палочкой, при ожоговой инфекции. Метаболомика. 2020 13 марта; 16 (3): 40. DOI: 10.1007/s11306-020-01658-2.
Посмотреть по адресу:
Scopus: https://link.springer.com/article/10.1007/s11306-020-01658-2
PubMed: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32170472/
PubMed Central: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7223005/
Jorgensen JH, Ferraro MJ. Тестирование чувствительности к противомикробным препаратам: обзор общих принципов и современной практики. Клин Инфекция Дис. 1 декабря 2009 г .; 49 (11): 1749-55. DOI: 10.1086/647952.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя: https://academic.oup.com/cid/article/49/11/1749/344384
PubMed: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19857164/
Brook I, Wexler HM, Goldstein EJ. Антианаэробные противомикробные препараты: определение спектра и чувствительности. Clin Microbiol Rev. 2013 Jul; 26(3):526-46. DOI: 10.1128/CMR.00086-12.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя: https://journals.asm.org/doi/10.1128/CMR.00086-12
PubMed: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23824372/
PubMed Central: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3719496/
Шелкова Н., Прокопец В. Количественный метод исследования содержания бактерий в клинических видах, выделяемых ватным тампоном. Сборник научных трудов сотрудника П.Л. Шупика НМАПО. 2009;17(2):698-702. [на украинском языке].
Посмотреть по адресу:
URL: https://scholar.google.ru/citations?user=z8jOGMAAAAAJ&hl=uk
Hamblin MR. Новая фармакотерапия ожоговых ран: каковы достижения. Эксперт Опин Фармаколог. 2019 февраля; 20 (3): 305-321. DOI: 10.1080/14656566.2018.1551880.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/14656566. 2018.1551880?journalCode=ieop20
PubMed: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov /30517046/
PubMed Central: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6364296/
Artz CP. Исторические аспекты лечения ожогов. Surg Clin North Am. 1970;50:1193-200. DOI: 10.1016/s0039-6109(16)39279-9
Посмотреть по адресу:
Scopus: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0039610
2799?через%3DihubPubMed: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/4922817/
Lee KC, Joory K, Moiemen NS. История ожогов: прошлое, настоящее и будущее. Ожоги и травмы. 2014 25 октября; 2 (4): 169-80. DOI: 10.4103/2321-3868.143620.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя: https://academic.oup.com/burnstrauma/article/2/4/2321-3868.143620/5650557
PubMed: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov /27574647/
PubMed Central: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4978094/
Барилло Диджей. Местные противомикробные препараты в лечении ожоговых ран. Недавняя история ран. Раны. 2008;20:192-8.
Посмотреть по адресу:
PubMed: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25942608/
ЧВК Европа: https://europepmc.org/article/med/25942608
Чернякова Г.М., Минухин В.В. , Воронин Е.П., Минухин Д.В., Красноярузский АГ, Ефимов Д.С., Пономарёва К.В. Обоснование антимикробной эффективности аппликационных бионанокомпозитов при лечении ожоговой инфекции, вызванной S.aureus и P.aeruginosa. Клиническая хирургия. 2017;12:48-51. [на украинском языке]. DOI: 10.26779/2522-1396.2017.12.48
Посмотреть по адресу:
Сайт издательства: https://hirurgiya.com.ua/index.php/journal/article/view/307
URL: https://hirurgiya.com.ua /index.php/journal/article/view/307/20
Сулейманова В.Г., Шапринский В.О., Кривецкий В.Ф., Наср Заки Нагиб, Хмелевская Т.А. Лечение шейного некротизирующего фасциита, осложненного медиастинитом, у больных с гипоергическим иммунным ответом. Госпитальная хирургия. Журнал имени Л.Я. Ковальчук. 2017;1:101-5. [на украинском языке]. DOI: 10.11603/2414-4533.2017.1.6731
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя: https://ojs.tdmu.edu.ua/index.php/surgery/article/view/6731
URL: https://ojs.tdmu.edu.ua/index .php/surgery/article/view/6731/7236
Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Гидрофобные самоочищающиеся композиции для покрытия – Kanagasabapathy, Subbareddy
Настоящая заявка претендует на приоритет от предварительной заявки США Сер. № 60/763,294, поданной 30 января 2006 г., которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки. Ссылка на документы, сделанные в описании, предназначена для того, чтобы привести к тому, что такие патенты или цитируемая литература будут прямо включены в настоящее описание посредством ссылки, включая любые патенты или другие ссылки на литературу, цитируемые в таких документах, как если бы они были полностью изложены в данном описании.
Технической областью настоящего изобретения является получение супергидрофобных покрытий на поверхностях.
Изобретение относится к защите различных поверхностей от загрязнений и от окисления поверхностей на воздухе и во влаге. Одно из основных применений включает использование этой технологии в продуктах для внешнего вида транспортных средств. Хотя на рынке широко доступны продукты для аналогичных целей, эти продукты часто требуют ополаскивания водой после использования и обычно имеют временную гидрофильную поверхность. Обычно, когда вода высыхает с поверхности, остаются водяные знаки, мазки или пятна из-за отложений минералов, которые присутствовали в воде в виде растворенных твердых веществ. Эта проблема проявляется при очистке стекла, окрашенных поверхностей, поверхностей из стали, сплава, пластика или керамики. Известный в литературе способ решения этой проблемы заключается в высушивании воды с поверхности тканью или замшей до образования водяных пятен. Однако этот процесс сушки занимает много времени и требует значительных физических усилий.
Несколько опубликованных статей посвящены устранению водяных знаков. В одном примере патент США. Композиция № 5759980 содержит пакет поверхностно-активных веществ, состоящий из поверхностно-активного вещества на основе силикона и полимера, который способен связываться с поверхностью с образованием гидрофильной пленки, которая устраняет проблему водяных пятен. Однако это гидрофильное покрытие может быть удалено с поверхности при однократном ополаскивании водой. В немецкой публикации DE-A2161591 также описана композиция для чистки автомобилей, в которой поверхность снова сделана гидрофильной за счет использования аминофункциональных полимеров. Это покрытие также обычно смывается за одно полоскание. В другом примере PCT Wo97/48927 описывает прямой способ чистящей композиции, способ применения и устройство. В этой ссылке описано использование распылительного пистолета, содержащего отдельные камеры для чистящего раствора и ионообменной смолы. Кроме того, рекомендуется использовать очищенную промывочную воду, которая является дорогостоящей. На рынке имеется ряд восков и других продуктов, позволяющих сохранить это покрытие без пятен. Обычно эти продукты предназначены для гидропонной модификации поверхностей после обработки воском, чтобы вода собиралась на гидрофобной поверхности. Однако гидрофобность поверхностей недостаточна для того, чтобы вода полностью стекала с поверхности, оставляя водяное пятно, когда вода высыхает. Кроме того, предшествующий уровень техники, относящийся к гидрофобным и/или самоочищающимся покрытиям, прежде всего относится к постоянному прикреплению к покрываемой подложке, а не к временному и пополняемому покрытию.
В связи с этим возникает необходимость разработки способа и покрытия для защиты различных поверхностей от появления водяных знаков, коррозии и грязеотталкивания с сохранением водоотталкивающих свойств даже после нескольких промывок водой. Публикация патента США 20060110542, опубликованная 25 мая 2006 г., раскрывает композицию для формирования отделяемого и возобновляемого защитного покрытия, полученного путем получения высококонцентрированной дисперсии гидрофобно модифицированных частиц диоксида кремния в присутствии производного дисилазана в условиях высокого сдвига.
Настоящее изобретение относится к способу и композиции для создания супергидрофобных покрытий (угол контакта >165 градусов) на различных поверхностях, предпочтительно пластмассах, металлах, стекле, керамике, дереве и окрашенных и/или вощеных поверхностях. Супергидрофобные покрытия этого типа недавно упоминались с целью поддержания чистоты поверхностей, подобно растению лотоса, а высокий краевой угол известен как «эффект лотоса», который зависит от наличия гидрофобной поверхности, сформированной из воска с неравномерной структурой. текстура поверхности, вызванная выступами или неровностями нанометрового размера, при которых площадь поверхности капли жидкости, такой как вода, недостаточно велика, чтобы преодолеть большой контактный угол, образующийся с гидрофобной поверхностью, что приводит к отталкиванию жидкости от поверхности. Примерами имеющихся в продаже материалов, которые пытаются произвести этот очищающий эффект «Лотоса», являются продукты, продаваемые под торговой маркой MINCOR, доступные от BASF, и TEGTOP, доступные от Degussa. Эти продукты были протестированы на способность защищать различные поверхности от появления водяных знаков, коррозии и грязеотталкивания при сохранении водоотталкивающих свойств, но были признаны непригодными. При покрытии отдельно или в смеси с различными типами гидрофобных частиц эти и многие другие полимеры, напр. акриловые смолы, кремнийсодержащие привитые сополимеры, функциональные/нефункциональные силоксаны, неорганические гибриды, такие как силсесквиоксаны, акриловые полимеры, содержащие боковые перфторгруппы, политетрафторэтилен, фторполимеры типа NAFION, уретаны, фторуретаны, простые полиэфиры, полиэфиры и полиакрилаты, модифицированные кремнием, было обнаружено, что полученное покрытие изначально является супергидрофобным и может оставаться таковым в течение длительного времени в помещении; однако при воздействии уличного УФ-излучения, даже легком трении или вообще при воздействии погодных условий покрытие теряет супергидрофобность (которую мы определяем как мгновенное отделение воды без оставшихся капель) и становится менее гидрофобным в течение нескольких дней или даже гидрофильным и следовательно, менее полезны для цели настоящего изобретения. Исследование под микроскопом после недельного воздействия на панель в УФ-камере показало, что покрытие, изготовленное из коллоидального кремнезема и по меньшей мере одного пленкообразующего связующего, как указано в патенте США No. № 6 683 126 распадается. Ни одна из известных обычных гидрофобных композиций не обеспечивает долговечного супергидрофобного покрытия, которое имеет преимущество самоочищения различных поверхностей и уменьшает обледенение, вызванное каплями воды. Кроме того, снег и лед, покрывающие горизонтальные поверхности, легче удаляются с поверхностей, защищенных покрытием, сформированным из композиции по настоящему изобретению. Покрытия по настоящему изобретению недороги по сравнению с краской и могут регулярно напыляться, если необходимо, чтобы поддерживать чистоту поверхности без каких-либо дополнительных стадий.
Статический контактный угол капли жидкости можно использовать для измерения смачиваемости поверхностей. Статический краевой угол («краевой угол») можно определить как угол, заключенный между поверхностью и касательной вдоль поверхности капли жидкости в области точки контакта капли жидкости с поверхностью. Краевой угол измеряется через каплю жидкости. Контактный угол 0 определяет полную смачиваемость и не образует капли. Контактный угол 180 градусов определяет полную несмачиваемость.
Композиция гидрофобного самоочищающегося покрытия по настоящему изобретению образует почти прозрачную, прозрачную грязеотталкивающую пленку или покрытие на окрашенном материале, пластике, металле, стекле, керамике, стекловолокне или полимерной подложке. Предпочтительная композиция покрытия, включающая эффективное количество обработанного пирогенного кремнезема в выбранном растворителе, нанесенное на поверхность, приводила к получению поверхности с покрытием, обеспечивающей контактный угол не менее 165 градусов по сравнению с водой, имеющей контактный угол от 10 до 15 градусов на поверхности. поверхность без покрытия. Композиция также придает некоторую степень гидрофобности обработанной поверхности, что приводит к углу наклона скольжения менее 2 градусов по сравнению с водой на непокрытой поверхности, имеющей угол наклона скольжения 9 градусов. 0 градусов и выше.
В настоящем изобретении предложены композиции, содержащие небольшое количество наночастиц пирогенного диоксида кремния и/или диоксида титана или другого гидрофобного компонента наночастиц с хорошей устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и хорошей адгезией к металлам, стеклу, пластику, окрашенным и многим другим поверхностям. Композиция не содержит каких-либо связующих материалов, как указано в предшествующем уровне техники.
Хотя различные наночастицы будут работать, если они покрыты гидрофобным материалом, напр. силсесквиоксаны, перфторакриловые смолы и т. д. только некоторые полимеры служат подходящей основой для частиц, поскольку площадь поверхности экспонированного полимера значительно увеличивается из-за очень тонкой пленки и шероховатой поверхности, создаваемой покрытием. Эта проблема либо не была понята, либо не решена в источниках предшествующего уровня техники.
Целью настоящего изобретения является создание состава гидрофобного покрытия, устойчивого к истиранию и элементам, в частности к ультрафиолетовому “УФ” свету. Устойчивость супергидрофобных покрытий к ультрафиолетовому излучению чрезвычайно важна, особенно для наружных поверхностей, таких как автомобили и другие транспортные средства, используемые для транспорта и отдыха.
Целью настоящего изобретения является создание супергидрофобного покрытия, которое настолько гидрофобно, что вода будет отражаться от поверхности номинально горизонтальных пластин с покрытием. В этом случае краевой угол настолько велик (более 165 градусов), что его нельзя измерить обычными приборами.
Другой целью настоящего изобретения является создание покрытий, которые практичны в использовании, не разрушаются быстро под воздействием солнечного света, легко наносятся и обладают достаточной стойкостью к истиранию, чтобы сохраняться в течение практического периода времени, предпочтительно в течение нескольких недель. или месяцев в зависимости от условий окружающей среды, которым подвергается покрытие.
Настоящее изобретение обеспечивает композицию покрытия и способ получения прозрачных, почти прозрачных и полупрозрачных супергидрофобных покрытий на поверхностях, имеющих краевой угол более 165 градусов.
Супергидрофобная композиция покрытия, которую можно использовать для придания влажным и сухим грязеотталкивающим свойствам поверхностей, чтобы поддерживать чистоту поверхностей в течение разумного периода времени. Более конкретно, частицы могут быть на основе кремния, включая, например, диоксид кремния, силикаты и полисилсесквиоксан. Нанокомпозитная структура может быть образована литьем, осаждением или формированием материала, включающего нанокомпозитные частицы.
Покрытие решает проблему плохой устойчивости к ультрафиолетовому излучению и/или истиранию, характерную для предыдущих покрытий аналогичной природы. Прозрачные, почти прозрачные или полупрозрачные покрытия могут быть получены с использованием настоящего изобретения, тогда как предыдущие покрытия с сопоставимой гидрофобностью все были белыми или непрозрачными.
В предпочтительной композиции используется соединение пирогенного кремнезема, такое как гидрофобный пирогенный кремнезем, в количестве до 10 процентов по массе в расчете на общую массу композиции. Необязательно в состав может быть добавлен ароматизатор. Кроме того, в состав может быть добавлен пропеллент. Другие необязательные компоненты, которые могут быть добавлены к композиции, но которые не являются обязательными, но придают композиции желаемые качества, включают красящее вещество, такое как краситель или пигмент, в эффективном количестве около 0,005% по массе от общей массы композиции; отдушка, такая как жевательная резинка, в эффективном количестве около 0,10% по массе от общей массы композиции; и/или консервант, такой как SURCIDE P, в эффективном количестве около 0,1 процента по массе от общей массы композиции.
Целью настоящего изобретения является нанесение композиции, содержащей гидрофобные наночастицы, обычными способами нанесения, такими как распыление.
Целью настоящего изобретения является создание гидрофобного самоочищающегося покрытия на выбранной подложке после отверждение путем испарения без применения тепла.
Целью настоящего изобретения является создание супергидрофобной самоочищающейся композиции, содержащей наночастицы, которую можно распылять в широком диапазоне твердых смесей с использованием растворителей с жалобами на летучие органические соединения с аэрозольными пропеллентами. Например, жидкий пропеллент под давлением может быть использован в качестве носителя для нанесения вспененного пленочного покрытия. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения используется нефторированный пропеллент. Коммерческое жидкое углеводородное топливо, совместимое с предпочтительным составом, может быть выбрано из группы смесей пропана/изобутана А-31, А-46, А-70 или А-108, где А-46 и А-70 являются наиболее предпочтительный пропеллент для использования с конкретными композициями. Композиция может содержать до 25 весовых процентов пропеллента и более предпочтительно от 5 до 20 весовых процентов пропеллента.
Целью настоящего изобретения является создание гидрофобной самоочищающейся композиции, которая при нанесении на поверхность образует однородное покрытие путем высыхания и испарения растворителя, образующего покрытие или пленку, при температуре окружающей среды в течение 5-10 минут.
Соответственно, целью настоящего изобретения является создание прозрачного, полупрозрачного, пигментированного, флуоресцентного, окрашенного, тонированного или иллюминирующего гидрофобного самоочищающегося покрытия для нанесения на металл, пластик, стекло, ткань, керамику, глину, волокно, бетон, кирпич, камень, шлакоблок, бумага, пленка или деревянная поверхность.
Целью настоящего изобретения является применение в контейнере под давлением, тюбике, аэрозоле или распылителе.
Целью настоящего изобретения является создание самоочищающегося покрытия, которое может быть съемно нанесено на твердую подложку, такую как краски, металлы, пластмассы, бетон, натуральные и синтетические эластомеры и керамика, и удалено промыванием или приложением давления. стиранию покрытия с обрабатываемой поверхности.
Целью настоящего изобретения является создание носителя на водной основе или на основе растворителя для самоочищающегося гидрофобного покрытия для использования на металлических, пластиковых, стеклянных, бумажных или деревянных поверхностях, имеющих существующие защитные покрытия из краски, лака, пленки. , не повреждая существующие защитные покрытия.
Еще одной целью настоящего изобретения является получение покрытия, которое не повреждает поверхность.
Еще одной целью настоящего изобретения является получение защитного покрытия, которое не повреждает краску, хром, пластик, стекловолокно или другую подложку, подлежащую покрытию.
Еще одной целью настоящего изобретения является получение самоочищающегося гидрофобного покрытия, которое легко наносится в виде жидкости, пены, геля, пасты, полутвердого вещества или аэрозоля.
Еще одна цель воплощения самоочищающегося гидрофобного покрытия – нанесение на поверхности без использования сложного оборудования.
Еще одной задачей самоочищающегося гидрофобного покрытия является отверждение путем испарения выбранного растворителя при температуре окружающей среды, не требующее сшивающего отвердителя.
Целью настоящего изобретения является создание самоочищающегося гидрофобного покрытия, которое можно наносить кистью, валиком, распылением или окунанием на сухие поверхности.
Целью настоящего изобретения является использование для обработки непористых и пористых поверхностей, таких как автомобильные и бытовые материалы, включая колеса, обшивку колес, колесные колпаки, съемные колесные колпаки, брызговики, автомобильные панели и окрашенные поверхности, прозрачные -покрытия автомобилей с покрытием, металл, окрашенная металлическая фурнитура, хромированные изделия, бамперы, наклейки на бамперы, дефлекторы от насекомых, дефлекторы от дождя, виниловые материалы, включая автомобильные чехлы, колпаки на колеса, складные крыши, навесы для кемперов, солнцезащитные козырьки, автомобильные чехлы, номерные знаки, пластик изделия, крышки линз, крышки линз сигнальных ламп, крышки линз стоп-сигналов, линзы фар и противотуманных фар, виниловые, резиновые, пластиковые и кожаные поверхности, приборная панель, крышки линз приборной панели, сиденья, ковер и напольные направляющие.
Объектом настоящего изобретения является применение для обработки кухонь и ванных комнат, жилых помещений, внутренних и внешних поверхностей приборов и/или предметов мебели.
Объектом настоящего изобретения является применение для обработки металлов, оксидов металлов, алюминия, анодированного алюминия, окрашенных поверхностей, нержавеющей стали, хрома, автомобильных поверхностей с прозрачным покрытием, эластомеров, винила, пластиков, полимеров, герметизированной древесины, ламинаты, композиты и тому подобное.
Объект настоящего изобретения предназначен для обработки ковров, штор, мрамора, гранита, камня, кирпича, бетона, цементного раствора, строительного раствора, гипсокартона, шпаклевки, штукатурки, самана, лепнины, неглазурованной плитки, плитки, неглазурованного фарфора. , фарфор, глина, обои, картон, бумага, дерево и тому подобное.
Вышеупомянутые цели достигаются путем выбора гидрофобных наночастиц, что позволяет составить композицию без какого-либо связующего вещества, которая будет давать практичное самоочищающееся покрытие, которое нелегко разрушить туманом, УФ-светом, истиранием или проточной водой.
Другие задачи, особенности и преимущества изобретения станут очевидны из следующего подробного описания, взятого в сочетании с прилагаемыми чертежами, показывающими предпочтительный вариант осуществления изобретения, и прилагаемой формулой изобретения.
Лучшее понимание настоящего изобретения будет достигнуто при обращении к последующему описанию в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковые позиции относятся к одинаковым частям на нескольких видах и на которых:
РИС. 1 показан типичный угол контакта покрытых и непокрытых участков панели.
Настоящее изобретение обеспечивает композицию покрытия, которая является супергидрофобной и при нанесении на поверхность, обычно металл, стекловолокно, пластик, керамику, стекло, окрашенный материал и т.д., образует трудно смачиваемую поверхность. Контактные углы жидкости, такой как вода, на поверхности с покрытием трудно измерить обычными средствами, потому что капля воды отскакивает или стекает с поверхности при нанесении. Контактный угол превышает 165 градусов, а угол наклона скольжения составляет менее 2 градусов.
Покрытия в примерах представляют собой оптимизированные составы, которые содержат супергидрофобные наночастицы, например, пирогенный кремнезем и/или диоксид титана. Хотя различные наночастицы будут работать, если их обработать гидрофобным материалом, т.е. силсесквиоксаны, перфторакриловые смолы и т. д. лишь немногие полимеры служат подходящей основой для частиц, потому что площадь поверхности экспонированного полимера значительно увеличивается из-за очень тонкой пленки и шероховатой поверхности, создаваемой покрытием.
Настоящее изобретение обеспечивает состав, который может использовать наночастицы в композиции без какого-либо связующего вещества для создания практического эффекта лотоса, который не легко разрушается туманом, УФ-светом, истиранием или проточной водой.
Эта прозрачная однородная пленка стабильна при воздействии на открытом воздухе сильного УФ-излучения, дождя, ветра и т. д. в течение как минимум одного месяца по сравнению с 3 днями для большинства других полимеров, включая акрилаты, уретанакрилаты, гомополимеры и сополимеры этиленовых ненасыщенные мономеры, сополимеры акриловой кислоты/малеинового ангидрида и т. д. Стабильность определяют, наблюдая, что супергидрофобный эффект не уменьшился, и исследуя пленку под микроскопом до и после экспонирования.
Наночастицы, которые можно использовать для изготовления покрытий по настоящему изобретению, обычно относятся к классу коллоидного кремнезема и гидрофобного диоксида титана и оксидов цинка, т.е. DEGUSSA AEROSIL R8200, DEGUSSA AEROSIL 812 S и CAB-O-SIL TS 530, TS 610, TS 720. Размер наночастиц составляет примерно от 7 до 100 нанометров. Чтобы облегчить нанесение покрытия из диоксида кремния, его можно диспергировать в растворителях, предпочтительно в ацетоне и/или алифатических углеводородах, и/или других растворителях, содержащих летучие органические соединения, чтобы сделать его пригодным для распыления. Растворитель также может быть выбран из группы, состоящей из спирта, углеводорода, уайт-спирита или воды.
Предпочтительным способом нанесения является распыление дисперсии растворителя/частиц в виде аэрозоля. Подходящими пропеллентами являются диоксид углерода, углеводород (например, смеси пропана, бутана и изобутана), фторуглерод, дифторэтан или сжатый воздух. Одним предпочтительным углеводородом является пропан/изобутан.
Ниже приводится более подробное описание ингредиентов, используемых в предпочтительных вариантах осуществления самоочищающейся гидрофобной композиции: %» (в пересчете на 100 мас. % активного вещества) всей описанной композиции или состава. Используемый здесь термин «частица» включает любую дискретную частицу, первичную частицу, агрегат и/или агрегированный набор первичных частиц, агломерат и/или агломерированный набор агрегатов, и/или коллоидно диспергированные частицы, агрегаты, агломераты и /или рыхлые сборки материалов в виде частиц и их комбинации.
Покрытия в примерах представляют собой оптимизированные составы, содержащие супергидрофобные наночастицы. Хотя различные наночастицы будут работать, если они покрыты гидрофобным материалом, т.е. пирогенный диоксид кремния и/или диоксид титана, перфторакриловые смолы и т. д. лишь немногие полимеры служат подходящей основой для частиц, поскольку площадь поверхности экспонированного полимера значительно увеличивается из-за очень тонкой пленки и шероховатой поверхности, создаваемой покрытием.
Считается, что настоящая композиция представляет собой новую комбинацию синергетических компонентов даже без добавления гидрофобного пирогенного кремнезема; однако предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения содержит гидрофобный пирогенный диоксид кремния в эффективном количестве до 5 процентов по массе от общей массы композиции. В более предпочтительных вариантах осуществления изобретения эффективное количество составляет от 0,001 до 4,9.процентов по массе и более предпочтительно в диапазоне от 0,01 до 4,0 процентов по массе, и более предпочтительно в диапазоне от 0,01 до 3,0 процентов по массе и более предпочтительно в пределах от 0,1 до 2,0 процентов по массе, и более предпочтительно от 0,1 до 1,0 мас. % в расчете на общую массу композиции. В одном предпочтительном варианте осуществления, представленном в примере 1, используются наночастицы пирогенного диоксида кремния в количестве примерно 0,5 процента по массе в расчете на общую массу композиции.
Предполагается, что наночастицы титана в диапазоне от 50 до 4000 нм также будут использоваться в эффективном количестве в диапазоне от 0,001 до 4,9 процента по весу и более предпочтительно в диапазоне от до 0,01 до 4,0 процента по весу. , и более предпочтительно в диапазоне от 0,01 до 3,0 процентов по массе, более предпочтительно от 0,1 до 2,0 процентов по массе и более предпочтительно от 0,1 до 1,0 процентов по массе в расчете на общую массу композиции.
Подходящие гидрофобно модифицированные частицы пирогенного диоксида кремния, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают частицы диоксида кремния, гидрофобизированные любыми способами, известными в данной области.
Композиция по настоящему изобретению содержит гидрофобный пирогенный диоксид кремния, такой как продаваемый под торговой маркой AEROXIDE LE3, для создания самоочищающихся наноструктурированных гидрофобных поверхностей, отталкивающих воду. Считается, что среднее распределение частиц по размерам составляет от 100 до 4000 нанометров. Марка ЛЭ 3 имеет удельную поверхность (БЭТ) 100 ±30 м 2 г, содержание углерода от 3 до 6 весовых процентов, плотность насыпного материала примерно 60 г/л (согласно (DIN EN ISO 787/11, август 1983 г.) и влажность менее или равная 1,0 весовым процентам (2 часа при 105°С)
Несколько типов гидрофобно модифицированного коллоидального кремнезема изложены в публикации патента США № US 2006/0110542, авторы Dietz et al., опубликованной 25 мая 2006 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки и описана следующим образом:
Коллоидный диоксид кремния представляет собой, как правило, коллоидный диоксид кремния, полученный с помощью подходящего процесса для уменьшения размера частиц и изменения свойств поверхности. фазовый гидролиз при повышенной температуре с использованием соединения кремния, модифицирующего поверхность, такого как диметилбихлорид кремния.Такие продукты коммерчески доступны из ряда источников, включая Cabot Corporation, Tuscola, IL (под торговой маркой tr под названием CAB-O-SIL) и Degussa, Inc. , Piscataway, N.J. (под торговым названием AEROSIL).
Подходящие гидрофобно модифицированные частицы коллоидного диоксида кремния включают, но не ограничиваются:
частицы, коммерчески доступные от Degussa Corporation, Parsippany, N.J., обозначенные под торговыми названиями AEROSIL[R] и AEROXIDE[R]LE серии R. Различные типы AEROSIL[R]R и AEROXIDE[R]LE отличаются типом гидрофобного покрытия, площадью поверхности по БЭТ, средним размером первичных частиц и содержанием углерода. Гидрофобные свойства являются результатом подходящей гидрофобизирующей обработки, например обработки по меньшей мере одним соединением из группы органосиланов, алкилсиланов, фторированных силанов и/или дисилазанов. Коммерчески доступные примеры включают AEROSIL[R]R 202, AEROSIL[R]R 805, AEROSIL[R] R 812, AEROSIL[R]R 812 S, AEROSIL[R] R 9.72, AEROSIL[R]R 974,
AEROSIL[R]R 8200, AEROXIDE[R]LE-1 и AEROXIDE[R]LE-2.
Другие материалы на основе диоксида кремния также подходят, если они гидрофобно модифицированы с использованием гидрофобизирующих материалов, способных сделать поверхность частиц на основе диоксида кремния подходящей гидрофобной. Подходящие гидрофобизирующие материалы включают в себя все известные в данной области материалы, которые совместимы для использования с материалами на основе диоксида кремния для придания их поверхности подходящей гидрофобности. Подходящие примеры включают, но не ограничиваются ими: органосиланы, алкилсиланы, фторированные силаны и/или дисилазаны. Подходящие органосиланы включают, но не ограничиваются ими: алкилхлорсиланы; alkoxysilanes, e.g., methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, i-propyltrimethoxysilane, i-propyltriethoxysilane, butyltrimethoxysilane, butyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, polytriethoxysilane; триалкоксиарилсиланы; изооктилтриметоксисилан; N-(3-триэтоксисилилпропил)метоксиэтоксиэтоксиэтилкарбамат; N-(3-триэтоксисилилпропил)метоксиэтоксиэтоксиэтилкарбамат; полидиалкилсилоксаны, включая, например, полидиметилсилоксан; арилсиланы, включая, например, замещенные и незамещенные арилсиланы; алкилсиланы, включая, например, замещенные и незамещенные алкилсиланы, включая, например, g. , метокси- и гидроксизамещенные алкилсиланы; и их комбинации. Некоторые подходящие алкилхлорсиланы включают, например, метилтрихлорсилан, диметилдихлорсилан, триметилхлорсилан, октилметилдихлорсилан, октилтрихлорсилан, октадецилметилдихлорсилан и октадецилтрихлорсилан. Другие подходящие материалы включают, например, метилметоксисиланы, такие как метилтриметоксисилан, диметилдиметоксисилан и триметилметоксисилан; метилэтоксисиланы, такие как метилтриэтоксисилан, диметилдиэтоксисилан и триметилэтоксисилан; метилацетоксисиланы, такие как метилтриацетоксисилан, диметилдиацетоксисилан и триметилацетоксисилан; винилсиланы, такие как винилтрихлорсилан, винилметилдихлорсилан, винилдиметилхлорсилан, винилтриметоксисилан, винилметилдиметоксисилан, винилдиметилметоксисилан, винилтриэтоксисилан, винилметилдиэтоксисилан и винилдиметилэтоксисилан.
Подходящие дисилазаны включают, например, но не ограничиваются ими: гексаметилдисилазан, дивинилтетраметилдисилазан и бис(3,3-трифторпропил)тетраметилдисилазан. Также пригодны циклосилазаны, включая, например, октаметилциклотетрасилазан. Следует отметить, что вышеупомянутые дисилазаны и циклосилазаны обычно имеют основные формулы (I) и (II), описанные выше. Таким образом, эти дисилазаны и циклосилазаны могут быть использованы либо в качестве гидрофобизирующего материала для гидрофобной модификации частиц коллоидного кремнезема, либо в качестве технологической добавки при формировании предварительной дисперсии, упомянутой выше.
Подходящие фторированные силаны включают фторированные алкил-, алкокси-, арил- и/или алкиларилсиланы и полностью перфторированные алкил-, алкокси-, арил- и/или алкиларилсиланы. Примеры фторалкилсиланов включают, но не ограничиваются ими: те, что продаются компанией Degussa под торговым наименованием Dynasylan. Примером подходящего фторированного алкоксисилана является перфтороктилтриметоксисилан.
Чтобы облегчить нанесение гидрофобного покрытия из диоксида кремния или титана, его можно диспергировать в растворителях, предпочтительно в спирте, ацетоне и/или алифатических углеводородах и/или других растворителях, не содержащих ЛОС, чтобы сделать его пригодным для распыления.
Органические растворители, применимые в настоящем изобретении, включают изопарафины, алифатические водородные растворители, парафиновые растворители, парафины, синтетические изопарафиновые растворители. Они помогают контролировать и диспергировать гидрофобные наночастицы. Они снижают склонность твердых частиц к смолообразованию и минимизируют следы завихрений.
Концентрация растворителя, состоящего из легких дистиллятных углеводородов и изопарафиновых углеводородов, может варьироваться от примерно 15% до примерно 85% по массе конечного состава.
Помимо того, что он является носителем пленкообразующих ингредиентов, углеводородный растворитель действует как для удаления пятен на масляной основе, так и для растворения полироли, ранее нанесенной на поверхность, предотвращая накопление полироли. Углеводородный растворитель должен иметь соответствующую скорость испарения, чтобы обеспечить достаточное время контакта для растворения старого полироля на обрабатываемой поверхности, но не настолько медленное, чтобы привести к смазыванию и потере блеска осаждаемой пленки. Более того, углеводородный растворитель способствует очистке и удалению остаточной воды при нанесении продукта на поверхность.
Легкие дистиллятные растворители, используемые в рецептуре, представляют собой преимущественно алифатические углеводородные растворители и другие легкие дистилляты. Например, углеводороды, содержащие до 100% алифатических углеводородов, являются наиболее предпочтительными, а углеводороды, содержащие менее 1% ароматических углеводородов, считаются очень желательными. Также пригодными являются растворители, обычно содержащие примерно от 10 до 90% алифатических углеводородов и примерно от 0 до 10% ароматических углеводородов. Подходящие растворители, содержащие менее 10% ароматических углеводородов, включают уайт-спирит без запаха, растворитель Стоддарда и смешанные алканы с температурой воспламенения около 40°C. Легкий дистиллят, продаваемый под торговой маркой CALUMET 420-460 (LVP100), который используют в количестве около 31,3 мас.% от общей массы композиции.
Легкие углеводороды дистиллята, содержащие до 100% алифатических углеводородов, являются наиболее предпочтительными, а углеводороды, содержащие менее 1% ароматических соединений, считаются очень желательными. Также пригодными являются растворители, обычно содержащие примерно от 10 до 90% алифатических углеводородов и примерно от 0 до 10% ароматических углеводородов. Подходящие растворители, содержащие менее 10 % ароматических углеводородов, включают нафту без запаха, уайт-спирит, скипидар, керосин, V.M.&P, нафту, растворитель Стоддарда и смешанные алканы с температурой воспламенения около 40°C9.0005
Синтетические изопарафиновые углеводороды, такие как ISOPAR G, ISOPAR M, ISOPAR E, CONOSOL 200, LPA 210, LVP 200, также являются полезными изопарафиновыми углеводородными растворителями в настоящем изобретении.
В дополнение к дистилляту алифатических углеводородов в предпочтительном варианте осуществления к композиции добавляется изопарафиновый органический растворитель для облегчения очистки и удаления остаточной воды при нанесении продукта на поверхность.
Предпочтительные органические растворители продаются под торговой маркой ISOPAR и представляют собой синтетически производимый изопарафиновый растворитель, продаваемый ExxonMobil Chemical Company, который обладает низким поверхностным натяжением, а также способствует растеканию растворимых компонентов. Изопарафиновые растворители представляют собой высокоалифатические соединения, содержащие высокий процент изопарафинов. Органические растворители, используемые в настоящем изобретении, обычно считаются высококипящими растворителями, имеющими низкое давление паров, обычно менее 1,0 мм рт.ст. при 20°С и предпочтительно 0,1 мм рт.ст. или менее при 20°С. имеют давление паров примерно 10 мм рт.ст. при 38°С и более предпочтительно имеют давление паров примерно 4 мм рт.ст. при 38°С. Скорость испарения является важным критерием при выборе органического растворителя.
Например, предпочтительным растворителем ISOPAR является ISOPAR G, который имеет диапазон перегонки для IBP 163 и DP f176, температуру вспышки 41°C и скорость испарения 21 при (N-BuAc=100). В предпочтительном варианте осуществления используется ISOPAR G
. Также предполагается, что в качестве растворителя могут использоваться уайт-спириты, такие как производимые SHELLSOL (Shell Co.) и EXXSOL, производимые корпорацией ExxonMobil.
Как указано в публикации США 20060110642 подходящие растворители могут быть выбраны из группы ароматических, разветвленных, циклических и/или линейных углеводородов с 2-14 атомами углерода, необязательно замещенных атомами фтора или хлора, одновалентных линейных или разветвленных спиртов, альдегидов или кетонов с 1-6 атомами углерода. , простые или сложные эфиры с 2-8 атомами углерода, линейные или циклические полидиметилсилоксаны с 2-10 диметилсилоксизвенами или их смеси Примеры этих растворителей включают, но не ограничиваются ими: н-пропан, н-бутан, н-пентан, циклопентан, н-гексан, циклогексан, н-гептан, изододекан, керосин, метанол, этанол, 1-пропанол, изопропанол, 1-бутанол, диметиловый эфир, диэтиловый эфир, петролейный эфир и этилацетат, октаметилтрисилокса ne, продаваемый под торговой маркой Dow Corning 200 Fluid 1 cst, декаметилциклопентасилоксан, продаваемый под торговой маркой Dow Corning 245 (доступен от Dow Chemical), TEGO[R] Polish Additiv 5 (доступен от Degussa), перфторированные растворители и другие галогенсодержащие такие материалы, как хлорсодержащие растворители, также могут использоваться там, где это уместно.
Другие растворители, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают органические растворители, обладающие некоторой растворимостью в воде и/или смешиваемостью с водой и, по меньшей мере, некоторой способностью связываться с водой или влагой, которые могут присутствовать или включаться в составы для обработки по изобретению в результате обработки , упаковка и во время применения. Их обычно добавляют в дополнение к более летучему растворителю, хотя их можно использовать отдельно, а также в любой подходящей комбинации или смеси, способной стабилизировать дисперсию гидрофобно модифицированных частиц диоксида кремния во время обработки, упаковки, хранения и применения, например: C1 -6 алканолы, C1-6 диолы, C1-10 алкиловые эфиры алкиленгликолей, C3-24 алкиленгликолевые эфиры, полиалкиленгликоли, короткоцепочечные карбоновые кислоты, короткоцепочечные сложные эфиры, изопарафиновые углеводороды, уайт-спириты, алкилароматические соединения, терпены, производные терпенов, терпеноиды, производные терпеноидов, формальдегид и пирролидоны. Алканолы включают, но не ограничиваются ими: метанол, этанол, -н-пропанол, изопропанол, бутанол, пентанол и гексанол и их изомеры. Диолы включают, но не ограничиваются ими: метиленовый, этиленовый, пропиленгликоль и бутиленгликоль. Алкиленгликолевые эфиры включают, но не ограничиваются: монопропиловым эфиром этиленгликоля, монобутиловым эфиром этиленгликоля, моногексиловым эфиром этиленгликоля, монопропиловым эфиром диэтиленгликоля, монобутиловым эфиром диэтиленгликоля, моногексиловым эфиром диэтиленгликоля, метиловым эфиром пропиленгликоля, этиловым эфиром пропиленгликоля. , н-пропиловый эфир пропиленгликоля, монобутиловый эфир пропиленгликоля, трет-бутиловый эфир пропиленгликоля, ди- или три-полипропиленгликоль, метиловый или этиловый, пропиловый или бутиловый эфир, ацетатные и пропионатные эфиры гликолевых эфиров. Карбоновые кислоты с короткой цепью включают, но не ограничиваются ими: уксусную кислоту, гликолевую кислоту, молочную кислоту и пропионовую кислоту. Сложные эфиры с короткой цепью включают, но не ограничиваются ими: ацетат гликоля и циклические или линейные летучие метилсилоксаны.
Менее летучие органические растворители могут быть дополнительно включены в комбинацию с более летучим растворителем с целью изменения скорости испарения. Подходящими примерами менее летучих органических растворителей являются растворители с более низким давлением пара, например растворители с давлением пара менее 0,1 мм ртутного столба (20°С), которые включают, но не ограничиваются ими: дипропиленгликоль н-пропиловый эфир, трет-бутиловый эфир дипропиленгликоля, н-бутиловый эфир дипропиленгликоля, метиловый эфир трипропиленгликоля, н-бутиловый эфир трипропиленгликоля, пропиловый эфир диэтиленгликоля, бутиловый эфир диэтиленгликоля, ацетат метилового эфира дипропиленгликоля, ацетат этилового эфира диэтиленгликоля и диэтилен ацетат бутилового эфира гликоля (все доступны от ARCO Chemical Company).
Растворитель присутствует в количестве менее 50 процентов по массе в расчете на общую массу композиции и предпочтительно в эффективном количестве от 0,001 до 50 процентов по массе, более предпочтительно от 0,001 до 49 процентов по массе, более предпочтительно от 0,001 до 30 процентов по весу, более предпочтительно в эффективном количестве от 0,01 до 20 процентов по весу, более предпочтительно от 0,01 до 10 процентов по весу, более предпочтительно от 0,01 до 5 процентов по весу, более предпочтительно от 0,01 до 2 процента по массе, более предпочтительно от 0,01 до 1 процента по массе, более предпочтительно в эффективном количестве от 0,1 до 0,9процентов по массе, более предпочтительно от 0,1 до 0,8 процентов по массе в расчете на массу всей композиции. Один предпочтительный вариант осуществления содержит эффективное количество примерно 0,5 процента по массе от общей массы композиции.
Обычный оксид цинка может быть использован в рецептуре настоящего изобретения для обеспечения УФ-защиты композиции настоящего изобретения; однако в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения используется сверхтонкий прозрачный порошок оксида цинка нанометрового размера, который обеспечивает исключительную и долговременную защиту от УФ-В/УФ-А широкого спектра. Он очень эффективен для защиты прозрачных пластиков и пластиковых пленок от вредного ультрафиолетового излучения. Его однородные мелкие частицы и узкое распределение частиц по размерам обеспечивают превосходную прозрачность. Он не мигрирует и обладает антибактериальными свойствами.
Обычные коммерчески доступные оксиды цинка имеют удельную поверхность менее 10 м 2 /г (обычно 4-6 м 2 /г), что приводит к большим размерам первичных частиц, что приводит к появлению белых частиц. Средний диаметр частиц оксида цинка составляет примерно 35 нанометров, а размер большинства частиц составляет примерно от 20 до 35 нанометров. Одним из источников оксида цинка нанометрового размера (ZANO 20) является Umicore Zinc Chemicals в Бельгии. В предпочтительном варианте осуществления используются частицы оксида цинка, имеющие удельную площадь поверхности не менее 20 м 9 .0101 2 / г, в результате чего получаются очень мелкие слабо агрегированные частицы с размером первичных частиц менее 60 нанометров, что обеспечивает узкое распределение частиц по размерам, позволяющее использовать оксид цинка в прозрачных материалах. Дополнительные продукты оксида цинка, доступные от Umicore Zinc Chemicals, подходящие для использования в настоящем изобретении, продаются под торговой маркой ZANO LS и имеют удельную поверхность 20-30 мкм 2 /г и первичный размер частиц (расчетный) около 35-55 нм; и ЗАНО ГС с удельной поверхностью 30-40 м 2 /г и размер первичных частиц (расчетный) около 25-35 нанометров. Однородное распределение частиц нанометрового размера по размерам и их мелкий первичный размер частиц обеспечивают хорошую прозрачность. Частицы оксида цинка нанометрового размера являются поглотителями УФ-излучения широкого спектра (УФ-А и УФ-В), чего нельзя сказать о микродисперсном TiO2 и органических поглотителях УФ-излучения. Он также обладает антибактериальными свойствами и устойчив к плесени.
В альтернативном варианте осуществления используется оксид цинка, имеющий средний размер частиц 60 нанометров (рассчитанный с помощью измерения SSA), который продается под торговой маркой NANOGARD компанией Nanophase Technologies Corporation в Ромеовиле, штат Иллинойс. Хотя он продается в виде белого порошка, нанометровый размер частицы в низких концентрациях, используемые в предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения, кажутся прозрачными.
Оксид цинка, по крайней мере, в одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения присутствует в эффективном количестве до 1,0 процента по массе от общей массы композиции. В более предпочтительных вариантах осуществления изобретения используется эффективное количество глицерина в диапазоне от 0,001 до 1,0% по массе, более предпочтительно в диапазоне от 0,005 до 0,6% по массе и более предпочтительно в диапазоне от 0,01 до 0,4%. процентов по массе и более предпочтительно от 0,05 до 0,2 процентов по массе в расчете на общую массу композиции.
В одном предпочтительном варианте осуществления используются наночастицы оксида цинка в количестве около 0,1 процента по массе в расчете на общую массу композиции.
Одна или несколько силиконовых жидкостей, таких как жидкие диметилполисилоксаны, используются в настоящем изобретении для облегчения распределения и выравнивания компонентов при нанесении. Диметилполисилоксан обычно коммерчески получают в виде силиконового масла, которое добавляют к смеси других компонентов и смешивают друг с другом для получения конечной композиции. Диметилполисилоксан от Dow Corning продается под торговой маркой 200 FLUID или от General Electric под торговой маркой SF9. 6 полидиметилсилоксановая жидкость. Как сообщается в справочнике формул General Electric на сайте www.gesilicones/com/silicones/americas/business/industries/formulary-guide.shtm от февраля 2002 г., эти жидкости часто характеризуются как жидкости с аминовыми функциональными группами, однако на самом деле они представляют собой отверждаемые полимеры. содержащие реакционноспособные алкоксигруппы, которые при гидролизе превращаются в силанольные (ОН) звенья. Далее силанол вступает в реакцию с образованием сшитой силоксановой связи (Si-O-Si) на полированной поверхности. Эти аминогруппы увеличивают адгезию к полируемой поверхности посредством ионного притяжения или химической реакции. Ионная и/или химическая связь обеспечивает устойчивость к смыванию моющими средствами или микроабразии во время использования полированной поверхности.
В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения используется смесь, содержащая силиконовую жидкость DOW CORNING, которая представляет собой полидиметилсилоксан средней вязкости в количестве до 10% по массе жидкости, имеющей диапазон вязкости от 100 до 1000 сСт. Более предпочтительно, вариант осуществления содержит смесь кремнийорганической жидкости с кремниевой жидкостью вязкостью 100 сСт в количестве от примерно 0,001 до 4,0 процента по массе от общей массы композиции и/или силиконовой жидкостью вязкостью 350 сСт в количестве от примерно 0,01 до 3,0 процента по массе от общей массы композиции и/или силиконовой жидкости вязкостью 1000 сСт в количестве примерно от 0,1 до 2,0 процентов по массе от общей массы композиции.
Предпочтительные замещенные полисилоксановые материалы, используемые в данном изобретении, включают материалы с органическими группами, содержащими от одного до семи атомов углерода, так что замещенные полисилоксаны имеют низшие алкилы, которые обеспечивают в среднем от 0,3 до 1,5, предпочтительно от 0,5 до 1,3 атомов углерода на атом кремния. . Водные дисперсии полисилоксанов, замещенных низшими алкилами, по настоящему изобретению могут быть получены путем гидролиза соответствующих силанов, замещенных алкилами, обычными способами.
Красители, фунгициды и/или красители также могут быть добавлены в композицию в эффективных количествах менее 1 процента по массе/каждого из расчета на общую массу композиции.
Хотя это и не требуется, эффективное количество одного или нескольких ароматизаторов, таких как ваниль, жевательная резинка, апельсин, фруктовый букет и т.п., может быть добавлено к настоящему изобретению для придания желательного запаха продукту. Предпочтительно ароматизатор присутствует в количестве до 1 процента по весу, более предпочтительно от 0,001 до 1,0 процента по весу и более предпочтительно от 0,01 до 0,5 процента по весу.
Как вариант, в состав может быть добавлен краситель для придания желаемого цвета или оттенка. Предпочтительным красителем для композиции, представленной в Примере 1, является LIQUITINT королевский синий L9.5010 в количестве около 0,005% от общей массы композиции. Конечно, предполагается, что эффективное количество может включать большее или меньшее количество красителя или красителя до 1% от общей массы композиции.
Другие красители, подходящие для использования в настоящей композиции, включают металлизированные азосоединения, такие как соли бария или кальция, нафтол, пиразалоны, родамины, хинакридоны, фталоцианины, фталоцианины, пигменты, включая соли магния, хромы свинца и силикохроматы, хромы цинка, хромат бария, хромат стронция, титановый никелевый желтый, лиминиты, гематиты, магнетиты, слюдяные оксиды железа, железные ферреиты и берлинская лазурь.
Биоцид, такой как DANTOGARD (DMDM Hydantoin) или TROYSAN 395, можно дополнительно использовать в качестве консерванта в продукте. Биоцид не является необходимым компонентом для обеспечения функциональной композиции для использования на поверхностях; однако консервант обеспечивает полезный срок годности продукта. Биоцидный консервант добавляют в количестве, эффективном для сохранения продукта композиции, в количестве от 0,01 до 1,0 процента по весу, более предпочтительно в диапазоне от 0,05 до 1,0 процента по весу и более предпочтительно в диапазоне от 0,1 до 1,0 процента по весу. 0,5 процента по массе в расчете на общую массу композиции. Другие консерванты, такие как полиметоксибициклический оксазолидин, также могут быть использованы в настоящем изобретении. В качестве опции рекомендуется добавлять биоцид, такой как DANTOGARD, в количестве до 1 процента или более предпочтительно в количестве около 0,12 процента по массе от общей массы композиции. Другим биоцидом, который может быть добавлен в качестве опции, является SURCIDE P в количестве до 1 процента или более предпочтительно в количестве примерно 0,4 процента по массе от общей массы композиции.
Предпочтительный метод нанесения заключается в разбавлении растворителя аэрозолем, содержащим газ-вытеснитель, такой как диоксид углерода, углеводород (например, смеси пропан-изобутана), фторуглерод, дифторэтан и сжатый воздух. Одним предпочтительным углеводородом является пропан/изобутан.
Жидкий пропеллент под давлением используется в качестве носителя для нанесения композиции. Может быть выбран коммерческий жидкий углеводородный пропеллент, который совместим с предпочтительной композицией, может быть выбран из смесей пропан/изобутан/бутан под давлением, при этом наиболее предпочтительным пропеллентом является 46 фунтов на квадратный дюйм или 70 фунтов на квадратный дюйм для использования с конкретными композициями. Промышленный жидкий углеводородный пропеллент выбирают из группы, состоящей из А-31, А-46, А-55, А-70 или А-108 и/или смесей пропан/изобутан/бутан, с А-46 и А- 70 является наиболее предпочтительным пропеллентом для использования с определенными композициями. Композиция может содержать до 30 весовых процентов пропеллента и более предпочтительно от 5 до 20 весовых процентов пропеллента. Кроме того, композиция может быть приготовлена в виде жидкого концентрата премикса и смешана с желаемым количеством пропеллента. Например, типичная рецептура может содержать около 88 процентов по весу жидкого концентрата премикса и около 12 процентов по весу выбранного пропеллента. В качестве альтернативы можно использовать нефторированный углеводородный пропеллент, такой как сжатый воздух, N2, CO 9Также можно использовать номер 0101 2 .
Композиция может содержать до 30 весовых процентов пропеллента, более предпочтительно от 5 до 20 весовых процентов пропеллента. Обычно считается достаточным около 10-12 процентов по весу.
Гидрофобный пирогенный диоксид кремния смешивают с растворителем до полного диспергирования, а затем смешивают с оксидом цинка до получения хорошей дисперсии при температуре окружающей среды. Затем смесь помещают в аэрозольный баллон с эффективным количеством пропеллента для распыления композиции на обрабатываемую поверхность. Если используется, ароматизатор, краситель или консервант добавляют перед добавлением композиции в контейнер.
Предпочтительный способ обработки поверхности композицией по настоящему изобретению, как правило, применяется в виде аэрозоля таким образом, чтобы осаждать мелкие капли композиции, содержащей коллоидно диспергированные гидрофобно модифицированные частицы пирогенного кремнезема в растворителе в виде непрерывного покрытие на восприимчивую поверхность таким образом, чтобы капли полностью покрывали поверхность и эффективно сливались с образованием тонкого сплошного прозрачного пленочного покрытия. Пленка высыхает за счет испарения растворителя в течение нескольких минут, оставляя осажденную пленку частиц в виде агломератов частиц кремнезема, которая становится по существу прозрачной. Однородная и прозрачная пленка является съемной и возобновляемой. Он обладает грязеотталкивающими и водоотталкивающими свойствами благодаря большим углам контакта с водой, достаточным для образования капель воды, падающей на поверхность, так что осажденная пленка проявляет грязе- и водоотталкивающие свойства. Кроме того, обработанная поверхность самоочищается.
Нанесение покрытия путем распыления дисперсии растворителя/частиц в виде аэрозоля с использованием подходящего пропеллента, такого как диоксид углерода, углеводород (например, смеси пропана, бутана и изобутана), фторуглерод, дифторэтан или сжатый воздух. Одним предпочтительным углеводородом является пропан/изобутан. Чтобы облегчить нанесение покрытия из диоксида кремния, его можно диспергировать в растворителях, предпочтительно в ацетоне и/или алифатических углеводородах, и/или других растворителях, содержащих летучие органические соединения, чтобы сделать его пригодным для распыления. Растворитель также может быть выбран из группы, состоящей из спирта, углеводорода, уайт-спирита или воды. Углеводородный растворитель способствует очистке и удалению остаточной воды при нанесении продукта на поверхность.
Композицию наносят в виде по существу прозрачного гидрофобного самоочищающегося покрытия на поверхность металла, пластика, стекла, ткани, керамики, глины, волокна, бетона, кирпича, камня, шлакоблока, бумаги, пленки или дерева. После нанесения на обрабатываемую поверхность однородного покрытия композиция отверждается путем высыхания и испарения растворителя с образованием покрытия или пленки при температуре окружающей среды в течение 5-10 минут после нанесения.
Следующие примеры дополнительно описывают полировальные композиции по настоящему изобретению, способы применения полировальных композиций и испытания, проведенные для определения различных характеристик полировальных композиций. Примеры представлены в иллюстративных целях для облегчения понимания изобретения и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение примерами.
Эта прозрачная однородная пленка стабильна при воздействии на открытом воздухе сильного УФ-излучения, дождя, ветра и т. д. в течение как минимум одного месяца по сравнению с 3 днями для большинства других полимеров, включая акрилаты, уретанакрилаты, гомополимеры и сополимеры этиленовых ненасыщенные мономеры, сополимеры акриловой кислоты/малеинового ангидрида и т. д. Стабильность определяют, наблюдая, что супергидрофобный эффект не уменьшился, и исследуя пленку под микроскопом до и после экспонирования.
В следующих примерах представлены рецептуры композиций в соответствии с настоящим изобретением и приведены примеры диапазона процентного содержания ингредиентов по массе, обеспечивающего эффективное количество конкретных ингредиентов, которое считается необходимым для получения желаемых результатов при однократном применении.
Один из предпочтительных составов для композиции по настоящему изобретению представлен в Примере 1 следующим образом:
Типичный состав состоит из 0,5 мас.% твердого вещества обработанного коллоидального кремнезема (AEROSIL R 812 от Degussa) в ацетоне. Окончательный состав наносится на окрашенную металлическую панель с использованием аэрозольного пропеллента. Пленка, полученная с помощью этого состава, показала отличные супергидрофобные свойства (краевой угол >165 градусов). Супергидрофобность сохранялась более 4 недель, когда пленка подвергалась воздействию УФ-излучения, дождя и т. д.
Другой предпочтительный вариант осуществления относится к составу, аналогичному примеру 1, за исключением того, что состав примера 2 содержит 0,1 мас.% полимера (полимер NA от Wacker Chemie) в качестве связующего, нанесенного на окрашенную металлическую поверхность. Пленка, полученная с помощью этого состава, показала отличные супергидрофобные свойства (краевой угол >165 градусов). Супергидрофобные свойства сохранялись в течение более 4 недель под действием УФ-излучения, дождя и т. д. металлическая поверхность. Пленка, полученная с помощью этого состава, показала отличные гидрофобные свойства (краевой угол >165 градусов). Супергидрофобность сохранялась более 4 недель.
Другой предпочтительный вариант осуществления включает состав, аналогичный примеру 1, за исключением того, что пример 4 содержит 0,3 мас. % связующего полимера (аминофункциональные силоксаны от Dow Corning), так как связующее вещество было нанесено на окрашенную металлическую поверхность. Пленка, полученная с помощью этого состава, не проявляла супергидрофобных свойств.
Считается, что наноразмерные частицы связываются с обрабатываемой поверхностью за счет гидрофобно-гидрофобных взаимодействий и сил Ван-дер-Ваальса, достаточных для того, чтобы гидрофобно модифицированные частицы кремнезема прочно связывались с поверхностью подложки, эффективно сопротивляясь смещению даже при воздействии умеренного воздуха. или давление воды, например, связанное с работой транспортных средств.
Покрытие удаляется путем истирания, протирания или протирания протирочным изделием. Другие средства, такие как моющие средства с поверхностно-активными веществами, диспергаторы или чистящие растворители, также могут быть использованы для удаления покрытия с обрабатываемой поверхности. Дождевая вода или разбрызгиваемая вода неэффективны при удалении покрытия по настоящему изобретению, обеспечивая съемные защитные покрытия, которые отталкивают грязь и копоть, и эффективно обеспечивают покрытие, предотвращающее прилипание пыли и загрязняющих веществ, таких как тормозная пыль, от прочного прилипания к обработанной поверхности, облегчая удаление же с меньшими усилиями.