Липиды: гидрофобные молекулы. урок 11

Виды

Пропитка для бетона классифицируется по используемым компонентам:

1. Органическая упрочняющая смесь — жидкость на основе акрила, полиуретана, эпоксидных смол. Самая известная марка — Пробетил. Их принцип действия основан на заполнении пор вяжущим веществом, что придает поверхности водоотталкивающие свойства, высокие прочностные параметры, сопротивляемость к воздействию агрессивных сред и оседанию пыли. Полиуретановая смесь универсальна, остальные имеют свою специфику.
2. Неорганические укрепители, силикатные вещества или флюаты, которые не заполняют микропоры, а взаимодействуют с поверхностными молекулами бетонного камня. В результате поверхностный слой наделяется инерцией по отношению к любому типу воздействий.

По области применения

Классификация пропиток по сфере использования осуществляется согласно типу эксплуатации обрабатываемого объекта. Специфичный продукт — глубокая пропитка бетона — предлагается для промышленных сооружений, общественных мест с высокой проходимостью, СТО, парковок, гаражей. Специальные влагозащитные смеси или гидрофобизаторы применяются при строительстве бассейнов, нефтехранилищ, открытых площадок. Для заливки стяжек рекомендуются пропитки для бетонного пола.

По принципу действия

Способ воздействия на структуру бетонного камня у пропиток различен:

1. Материалы глубокого проникновения, такие как силикаты, силаны, силаксины, обеспечивают качественное флюатирование бетона. Герметики проникают в поры и реагируют с молекулами извести, усиливая кристаллизацию кальция в извести. Следовательно, флюаты обеспечивают прочность поверхности изнутри.
2. Жидкие составы создают тонкую защитную пленку. Примером являются акриловая, полиуретановая и эпоксидная смесь. Они обеспечивают обеспыливание бетона, защиту от сырости, повышают прочность.

По основным свойствам

Выбирать пропитку нужно исходя из характеристик, конечного результата и цены.

Каждое средство наделено определенными свойствами, обеспеченными ингредиентами, используемыми для приготовления:

• Эпоксидными пропитками обрабатывают бетоны для обеспечения защиты от влаги. Материал изготавливается из натуральных компонентов и является эффективным герметиком.
• Тонеры применяются для придания поверхности блеска или определенного оттенка.
• Полиуретановые пропитки наиболее популярны при изготовлении стяжек. Материалы придают поверхности стойкость к морозам, влаге, тяжелым нагрузкам. Широко используется Пробетил.
• Неорганические флюаты препятствуют износу, повышают прочность. Флюатами укрепляют бетонную поверхность на большую глубину. Широко пользуются флюатами для укрепления полос аэродромов.
• Акриловые пропитывающие смеси отличаются низкой стоимостью, слабой эффективностью. Применяются для укрепления полов и стен в квартире, ненагруженных конструкций.
• Силиконовая смесь наделена водоотталкивающими свойствами, обеспечивает долговечность до 10 лет. Силиконовые смеси являются идеальной защитой открытых поверхностей от дождя и снега.

По функциональности

Функциональность позволяет обеспечить бетон определенными качествами. Увеличивают морозостойкость, выносливость к истиранию, химическим и климатическим воздействиям готового изделия за счет повышения пластичности раствора. Отдельным классом являются пропитки, с помощью которых осуществляется обеспыливание бетона.

Цветные средства, помимо прочности, придают бетонной поверхности конкретный цвет. Тонеры проникают на глубину 3 мм, что обеспечивает высокую стойкость цвета при интенсивной эксплуатации конструкции на солнце. После того, как нанесена цветная смесь, рекомендуется покрыть бетон гидрофобизатором.

Что происходит при добавке ГКЖ или при пропитке ей

Гидрофобизирующая жидкость, как правило, используется только как разбавленный раствор или водная эмульсия. При добавке ГКЖ в материал достигается эффект снижения поглощения воды. Причем для этого достаточно минимального количества вещества. Эффект зависит от того, какое количество ГКЖ было добавлено, каким качественным составом отличается используемый материал. Если говорить о пропитке, то разбавленный раствор спокойно можно наносить при помощи методики окунания, разбрызгивания или самой обычной кистью на необходимый материал

Причем не важно, на каком этапе используется ГКЖ, главное, чтобы масло наносилось только на очищенную и сухую поверхность. Для того, чтобы результат оказался максимально эффективным, нельзя допускать потеков

Также вещество должно максимально впитаться в материал. Сразу после нанесения поверхность станет более крепкой, устойчивой, прочной, так как вещество способствует отталкиванию влаги и непопаданию пыли.

Сверхгидрофобность

Капля на поверхности лотоса.

Сверхгидрофобные материалы имеют поверхности, чрезвычайно несклонные к смачиванию (с углом контакта с водой, превышающим 150°). Многие из подобных материалов, обнаруженных в природе, подчиняются закону Кассье и являются двухфазными на субмикронном уровне, причем одним из компонентов является воздух. Эффект лотоса основан на этом принципе. Примером сверхгидрофобного материала-биомиметика в нанотехнологии является нанопин-плёнка (англ.)русск.. Показано, что поверхность пентоксида ванадия может переключаться между сверхгидрофобностью (англ.)русск. и сверхгидрофильностью под действием УФ излучения. Согласно этому исследованию, любую поверхность можно наделить подобным свойством путём нанесения на неё суспензии розеткообразных частиц V₂O₅, например, с помощью струйного принтера. Тут гидрофобность также вызывается межслойными воздушными полостями (разделёнными расстояниями 2.1 нм). Механизм действия УФ излучения состоит в создании пар «электрон-дырка», в которых дырки реагируют с атомами кислорода в кристаллической решетке, создавая кислородные вакансии на поверхности, а электроны восстанавливают V5+ до V3+. Кислородные вакансии закрываются водой и такое поглощение воды поверхности ванадия делает её гидрофильной. При продолжительном пребывании в темноте вода замещается кислородом и гидрофильность утрачивается.

Гидрофобное вещество

Гидрофобные вещества, напротив, способны удерживать весьма малые количества влаги и легко ее теряют за счет испарения в газовую среду или за счет поглощения другим веществом. Это, однако, не значит, что окончательная осушка таких веществ представляет легкую задачу.
 

Гидрофобные вещества являются веществами, не растворяющимися в воде, не смачиваемыми водой в тех случаях, когда они подвергаются ее воздействию, стремящимися свести поверхность взаимного соприкосновения к наименьшей величине. Кроме того, на смачиваемость поверхности какого-либо твердого тела влияют не только свойства жидкости, на нее действующей, но и состав и состояние соприкасающейся с водой твердой стенки.
 

Гидрофобные вещества не смачиваются водой.
 

Гидрофобные вещества ( уголь, тальк, графит) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества из водных растворов и слабо из неполярных или малополярных жидкостей. Наоборот, гидрофильные вещества ( силикагаль, отбеливающие глины) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества из неполярных или слабо полярных жидкостей ( углеводороды, бензол), поэтому они широко применяются для очистки различных фракций нефти, масел и других веществ.
 

Гидрофобные вещества лучше удерживаются на гидрофобных поверхностях, а гидрофильные на гидрофильных

В связи с этим при выборе рецептуры того или иного препарата необходимо принимать во внимание не только способ его применения, но и культуры, для которых он предназначен.
 . Гидрофобные вещества лучше удерживаются на гидрофобных поверхностях, а гидрофильные на гидрофильных

В связи с этим при выборе рецептуры того пли иного препарата необходимо принимать во внимание не только способ его применения.
 

Гидрофобные вещества лучше удерживаются на гидрофобных поверхностях, а гидрофильные на гидрофильных

В связи с этим при выборе рецептуры того пли иного препарата необходимо принимать во внимание не только способ его применения.
 . Гидрофобные вещества ( уголь, тальк, графит) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества из водных растворов и слабо из неполярных или малополярных жидкостей

Наоборот, гидрофильные вещества ( силикагель, отбеливающие глины) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества из неполярных или слабополярных жидкостей ( углеводороды, бензол), поэтому они широко применяются для очистки различных фракций нефти, масел и других веществ.
 

Гидрофобные вещества ( уголь, тальк, графит) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества из водных растворов и слабо из неполярных или малополярных жидкостей. Наоборот, гидрофильные вещества ( силикагель, отбеливающие глины) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества из неполярных или слабополярных жидкостей ( углеводороды, бензол), поэтому они широко применяются для очистки различных фракций нефти, масел и других веществ.
 

Гидрофобные вещества ( уголь, графит, тальк) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества из водных растворов и слабо адсорбируют из малополярных жидкостей. Наоборот, гидрофильные вещества ( силикагель, глины) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества из малополярных жидкостей. На поверхности кварца очень интенсивно адсорбируются из нефти высокомолекулярные нафтеновые кис-слоты.
 

Почему гидрофобные вещества ( уголь, графит) лучше адсорбируют поверхностноактивные вещества из водных растворов, а гидрофильные вещества ( силикагель) — из углеводородных растворов.
 

Почему гидрофобные вещества ( уголь, графит) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества из водных растворов, а гидрофильные вещества ( силикагель) — из углеводородных растворов.
 

Почему гидрофобные вещества ( уголь, графит) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества из водных растворов, а гидрофильные вещества ( силикагель) — из углеводородных растворов.
 

Наличие гидрофобных веществ в нервом случае уменьшает разрушительное действие фунгицида.
 

К гидрофобным веществам относятся жиры, масла, смолы, нефть и различные нефтепродукты. К гидрофобным веществам относится также воздух.
 

К гидрофобным веществам относятся мн. В технике гидрофобные поверхности неточно наз.
 

К гидрофобным веществам, способным образовывать комплексы, относятся бензоат и салицилат натрия, мочевина, уретан, аминокислоты, амины, протеины, многоосновные оксикислоты.
 

Материалы и их водопоглощение

Водопоглощение это свойство, когда материал способен поглощать влагу, а также удерживать ее. Показатель водопоглощения определяют за разницей веса. Сначала взвешивают сухой образец, а потом пропитывают его водой и тоже взвешивают. Разница в массе и будет этим показателем. Материал насыщается влагой до того, как заполняются все поры в местах, куда трудно попасть. Методы насыщения вещества регулируются ГОСТом.

Пределы водопоглощения очень большие в зависимости от строительного материала и какая есть гидрофобная поверхность.

Процентное отношение водопоглощения некоторых материалов:

• гранит- 0,7%;
• керамическая плитка-2%;
• гидроизоляция-2%;
• кирпич обыкновенный-20%;
• бетон массой до 2,5 т-3%.

Насыщают материал таким образом: в кипящую воду частями загружают испытуемый образец. Он некоторое время стоит в этой воде. При таком испытании у материала происходят следующие изменения:

• увеличивается: вес, объем и теплопроводность
• уменьшается прочность

Для получения более точных данных, нужно тестировать материалы и в сухом и в насыщенном состоянии. Такой анализ поможет точнее предсказать как поведет себя той или иной материал при контакте с водой или влагой.

Коэффициент размягчения — это взаимоотношение данных теста над материалом в двух состояниях: сухом и насыщенном.

Как выбрать гидрофобизатор? Основные критерии выбора

Например нам нужно защитить гранитный цоколь частного дома. Давайте попробуем ответить: «Что использовать для защиты в этом случае»?

В первую очередь важно сохранить «паропроницаемость» — способность материала дышать. Ведь, если этого не предусмотреть, влага, которая будет идти из бетона, не сможет пройти через материал, а застрянет в нем и при разнице температур будет разрушать его

Поэтому, смотрим инструкцию, если пропитка не обеспечивает «паропроницемость» — сразу отметаем эту пропитку, «пломбираторы» в этом случае не подойдут.

Поверхность гранита сразу после обработки гидрофобизаторами и удаления излишек пропитки.

Но на этом «проблема выбора» не заканчивается. Теперь необходимо определить от каких ещё «загрязнителей» мы хотим защитить нашу поверхность, — нужно понять, нам нужен более дорогой гидрофобизатор способный защитить поверхность не только от влаги, масел и прочих загрязнителей или же достаточно защиты только от влаги.

Следующим шагом мы должны определить, нужен ли нам эффект «мокрого камня» (проявления цвета обрабатываемого материала и/или его «усиления») или же мы не хотим менять декоративных свойств материала, а хотим только лишь защитить.

И даже на этом этапе наш выбор не заканчивается, теперь нужно определить, сможем ли мы полностью просушить обрабатываемый материал, ведь для влажной среды необходимо использовать гидрофобизатор на «водной основе», а если поверхность удается хорошо просушить — то можно использовать гидрофобизатор на основе растворителей.

Поверхность гранита спустя 2 часа после обработки. Ager – с мокрым эффектом, Proseal – без мокрого эффекта.

Пример гидрофобности

Клеточные мембраны

клетка мембраны сделаны из макромолекул, известных как фосфолипиды. Фосфолипиды имеют атомы фосфора в головках молекул, которые притягивают воду. Хвост молекулы состоит из липидов, которые являются гидрофобными молекулами. гидрофильный головы указывают на воду, а гидрофобные хвосты притягиваются друг к другу. В небольших группах фосфолипиды образуют мицеллы. Как видно на рисунке ниже, мицелла представляет собой небольшой гидрофобный шарик. Гидрофобные хвосты выталкивают воду из центра шара.

Клеточные мембраны состоят из двух фосфолипид слои, известные как фосфолипидный бислой. Середина листа состоит из гидрофобных хвостов, которые вытесняют воду и могут отделять содержимое клетки от внешней среды. Клетки имеют множество специальных белков, встроенных в мембрану, которые помогают транспортировать гидрофильные молекулы, такие как вода и ионы, через гидрофобную среднюю часть мембраны.

В эукариотических клетках органеллы образуются внутри клеток из более мелких мешочков, созданных из фосфолипидных бислоев. Ученые использовали гидрофобные свойства фосфолипидов, чтобы создать другую структуру для доставки лекарств и питательных веществ в клетки. Как видно из рисунка выше, липосомы – это маленькие мешочки, которые можно заполнить лекарством. С правильными белками, встроенными в мембрану, липосомами объединит мембрану клетки-мишени и доставит лекарство внутрь клетки.

Листья растений

Многие растения имеют гидрофобные покрытия на листьях

Важно, чтобы дождь и вода не впитывались через листья, так как это нарушило бы поток питательных веществ, которые зависят от прохождения воды от корня к лист, Если бы вода позволяла путешествовать осмос сквозь клеточная мембрана и в листе, это изменит осмотическое давление в листьях, и вода не могла подниматься от корней. Даже водные растения защищают свои листья с помощью гидрофобных веществ, которые обеспечивают поступление питательных веществ из корней, и вода течет в одном направлении через растение, Ниже приведен пример очень гидрофобного листа, который заставляет капли воды скатываться с листа

Птичьи перья

Многие водные птицы должны защищать свое перо от проникновения воды и выделять гидрофобные масла на свои перья, что препятствует проникновению воды. Если вы когда-либо слышали термин «как вода из утки», эта фаза относится к гидрофобности утиных перьев. Утки и многие другие водные птицы проводят под водой много времени, собирая пищу. Тем не менее, они также должны летать, когда они выходят из воды. Если бы воде позволяли проникать сквозь их перья, птицы становились бы слишком тяжелыми, чтобы летать. Птицы чистят гидрофобные масла, которые они выделяют из своих кожа и специальные железы на их перья. Когда они погружаются под воду, масла образуют гидрофобный барьер, который препятствует проникновению воды. Затем, когда они появляются, они просто стряхивают воду и могут летать.

• гидрофильный – Молекулы или вещества, которые притягиваются к воде.
• полярный – Молекулы, имеющие статические электрические заряды, которые могут взаимодействовать с водой.
• Неполярные – Молекулы, которые не имеют статических электрических зарядов и имеют гораздо большую вероятность взаимодействия с другими неполярными молекулами, чем с водой.
• липофильный – Вещества, которые притягиваются к жиру, отличаются от гидрофобных.

Приложения и потенциальные приложения

Гидрофобный бетон производят с середины 20 века.

Недавние активные исследования супергидрофобных материалов могут в конечном итоге привести к более широкому промышленному применению.

Сообщалось о простой процедуре покрытия хлопчатобумажной ткани частицами диоксида кремния или диоксида титана с помощью золь-гелевой технологии , которая защищает ткань от УФ-излучения и делает ее супергидрофобной.

Сообщалось об эффективном способе сделать полиэтилен супергидрофобным и, следовательно, самоочищающимся. 99% грязи с такой поверхности легко смываются.

Узорчатые супергидрофобные поверхности также могут быть использованы для создания микрожидкостных устройств «лаборатория на чипе» и могут значительно улучшить поверхностный биоанализ.

В фармацевтике гидрофобность фармацевтических смесей влияет на важные характеристики качества конечных продуктов, такие как растворение лекарственного средства и твердость . Были разработаны методы измерения гидрофобности фармацевтических материалов.

Поверхностно-активные вещества

Что же это за «волшебные» вещества? Под поверхностной активностью понимают способность вещества при адсорбции на границе раздела фаз понижать поверхностное натяжение. Наибольшей поверхностной активностью обладают вещества, молекулы которых дифильны, то есть состоят из полярных и неполярных частей. Полярная (гидрофильная) часть молекулы ПАВ при адсорбции ориентируется в сторону полярной фазы (воды). Неполярная часть (углеводородный радикал) — выталкивается из полярной фазы и ориентируется в сторону менее полярной фазы (воздуха, органических жидкостей). Различают несколько основных типов ПАВ: анионактивные, катионактивные, амфотер-ные и неионогенные.

Обычное мыло (твердое — натриевые соли карбоновых кислот и жидкое — калиевые соли карбоновых кислот) относится к анионак-тивным ПАВ. Анионактивные ПАВ содержат в молекуле одну или несколько полярных групп

и гидрофобный углеводородный «хвост». Они диссоциируют в водном растворе с образованием длинноцепочечных анионов, определяющих поверхностную активность:

В катионактивных ПАВ поверхностной активностью обладают катионы с длинной гидрофобной цепью. Амфотерные ПАВ также содержат гидрофильную и гидрофобную части. В зависимости от величины рН среды они проявляют свойства катионактивных и анионактивных ПАВ.

ПАВ находят широкое применение в технологиях отмывки печатных плат и печатных узлов. По ряду объективных причин для этих целей используются неионогенные ПАВ. Неионогенные ПАВ практически вытеснили мыло из обыденной жизни. Причина в том, что анионактивные ПАВ в обычной (жесткой) воде работают не как ПАВ, а скорее, как регуляторы жесткости воды. Они высаждаются из воды кальциевыми и магниевыми солями, придающими воде жесткость. В технологиях отмывки печатных плат использование жесткой воды не приветствуется. Но остатки ионогенных ПАВ в любом случае создают на поверхности печатных плат условия для нежелательной проводимости. И удалить такие вещества с поверхности печатных плат в силу их поверхностной активности не так просто.

Причина предпочтения, которое отдается неионогенным ПАВ, кроется в их названии. Неионогенные ПАВ не диссоциируют в воде с образованием ионов. Их растворимость в во-

де обусловлена наличием в молекулах гидрофильных эфирных и гидроксильных групп чаще всего полиэтиленгликолевой цепи. Получение неионогенных ПАВ в большинстве случаев основано на реакции присоединения этиленоксида к спиртам, карбоновым кислотам, алкилфенолам и другим химическим соединениям.

Серьезную проблему представляет очистка сточных вод от ПАВ в связи с токсичностью некоторых из них и низкой скоростью разложения. По этим причинам производство неионогенных ПАВ на основе алкилфенолов (ОП-7, ОП-10 и др.) было прекращено. В настоящее время предпочтение отдано неионогенным ПАВ на основе алифатических соединений (ДС-Юидр.).

Гидрофильностью и гидрофобностью поверхности можно управлять. Для этого, например, используют химическую модификацию поверхности путем «прививки» гидрофильных или гидрофобных функциональных групп . Использование ПАВ — другой очень эффективный вариант управления этими свойствами. В зависимости от природы ПАВ возможна как полная гирофилизация, так и полная гидрофобизация поверхности. Этот вариант широко используется в химии и физике дисперсных систем (эмульсии, дисперсии и др.) . Тот же вариант нашел применение и в области влагозащиты печатных узлов. Упоминаемые выше эпиламы, оказывается, тоже являются ПАВ. Эпиламы представляют собой фторсодержащие ПАВ (пер-фторполиэфирокислоты). Молекулы этих кислот ориентируются под действием полятвердого тела гидрофильной частью к поверхности печатной платы, а гидрофобной — навстречу потенциальному противнику (воде). В результате получается очень тонкое, толщиной до нескольких ангстрем, гидрофобное на-нопокрытие.

Как и для чего вводятся гидрофобизирующие добавки в бетон

Гидрофобные добавки повышают влагоотталкивающие свойства бетонного массива. Они вводятся в бетонный состав различными методами:

• добавляются на стадии приготовления раствора. В результате взаимодействия модификаторов с остальными компонентами смеси и их равномерным распределением в растворе, бетон приобретает требуемый уровень влагостойкости;
• наносятся на затвердевшую бетонную поверхность. Упрочняющая пропитка для бетона проникает по капиллярам в массив, повышая его плотность. Материал приобретает повышенную устойчивость к влиянию влаги, а также улучшенные гидроизоляционные свойства.

Водоотталкивающая пропитка для бетона позволяет значительно увеличить его защиту от водыГидрофобизирующие добавки в бетон ГКЖ и другие марки модификаторов, предназначены для решения следующих задач:

• повышения влагостойкости бетонного массива;
• увеличения прочностных характеристик;
• улучшения теплоизоляционных свойств.

Гидрофобные пропитки

На строительном рынке имеется широчайший ассортимент водоотталкивающих пропиток. Влагопоглощающие материалы подразделяются на два типа:

• узконаправленные;
• многофункциональные.

К первому типу относятся влагопоглощающие материалы, которые надежно защищают поверхность дерева от влаги, и сохраняются целостность древесины. Данное гидрофобное средство является самостоятельным материалом. Его можно также внедрять в специально предназначенные биогрунтовки. Перед нанесением узконаправленного средства необходимо предварительно поверхность древесины подготовить, а именно высушить. После просушки можно приступать к покраске.

Ко второму типу относятся влагопоглощающие материалы, которые имеют дополнительные функции. Данный тип сможет сохранить ваши денежные средства и время. Рассмотрим разновидности многофункциональных пропиток:

• Пропитки (влагопоглощающие материалы), которые имеют тонирующие характеристики. В составе данного материала имеются специальные пигменты цвета. Благодаря такой пропитке, провести обработку древесины можно за короткий промежуток времени. Также обрабатываемый материал приобретет более привлекательный и эстетичный внешний вид. Окрас древесины приобретает особенную насыщенность. Данные гидрофобизаторы используют для внутренних комнат помещения.
• Пропитки (влагопоглощающие материалы), которые имеют усиленную защиту. Внутри данного гидрофобизатора содержатся вещества, которые являются активными. Пропитка создает препятствие для развития плесени или грибка. Данный материал, наоборот, предназначается для внешних монтажных работ. Также раствор имеет бесцветную структуру.
• Гидрофобизаторы, которые имеют отличную защиту от огня. Данный вид пропитки не только защищает поверхность от влаги, а также от воздействия высоких температур. Данный гидрофобный материал придает обрабатываемому материалу огнеупорные характеристики. Огнеупорную, водостойкую пропитку необходимо заменять каждые пять лет. В составе огнеупорного гидрофобизатора находятся вещества, которые являются экологически чистыми и не несут какого-либо вреда для организма человека.

Перед покупкой гидрофобизатора соблюдайте следующие нюансы:

• определите цель, для которой будет использоваться раствор;
• необходимо ознакомиться с характеристиками материала;
• понять должен ли гидрофобизатор обладать тонирующими качествами.

Помните, на один квадратный метр тратить 400 миллилитров пропитки. Также может использоваться гидропароизоляционная пленка. На поверхность также может наноситься водоотталкивающая краска. Гидрофобное покрытие своими руками можно сделать в домашних условиях. Для вашего помещения вода не будет страшна!