Гидрофобизирующие составы: Купить гидрофобизирующие составы глубокого проникновения

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

ГИДРОФОБИЗИРУЮЩИЕ СОСТАВЫ ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМАХ ИЗДЕЛИЙ АВИАТЕХНИКИ

 

• 2022
• 2021
• 2020
• 2019
• 2018
• 2017
• 2016
• 2015
• 2014
• 2013




№1 | №2 | №3 | №4 | №5 | №6 | №7 | №8 | №9 | №10 | №11 | №12

dx. doi.org/ 10.18577/2307-6046-2015-0-9-8-8

УДК 669.715:678.026

Mikov D.A., Kutyrev A.E., Petrova V.A.

ГИДРОФОБИЗИРУЮЩИЕ СОСТАВЫ ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМАХ ИЗДЕЛИЙ АВИАТЕХНИКИ

Исследованы функциональные полимерные покрытия, которые могут быть использованы в качестве гидрофобной обработки для повышения защитных свойств алюминиевых сплавов, работающих в топливах при воздействии конденсата. Наиболее эффективными гидрофобизирующими агентами для получения полимерных покрытий являются функциональные фторсодержащие олигомеры.

Получены данные по стойкости в камере солевого тумана (КСТ), топливостойкости функциональных полимерных покрытий на алюминиевом сплаве. В качестве экспресс-метода использовался метод измерения краевого угла смачивания (КУС) каплей воды.

На основании проведенных исследований разработаны составы функциональных полимерных покрытий, которые могут быть использованы в топливных системах изделий авиатехники для дополнительной защиты алюминиевых сплавов.

Ключевые слова: алюминиевые сплавы, гидрофобность, функциональные полимерные покрытия, защита от коррозии, топливные

Введение

Современная авиационная техника в связи с расширением географии базирования может эксплуатироваться в очень жестких условиях. Требования, предъявляемые к материалам и конструкциям воздушных судов, заключаются в обеспечении безопасности при агрессивном коррозионном воздействии климатических факторов окружающей среды. Это также касается топливных систем изделий авиационной техники [1, 2].

Для надежной защиты от коррозии топливной системы деталей и сборочных узлов из алюминиевых сплавов используют неметаллические неорганические (анодно-оксидные и химически-оксидные) покрытия. Анодно-оксидные покрытия, формирующиеся электрохимическим способом в кислотных электролитах, обладают наиболее высокими защитными свойствами и, как правило, наносятся на участки поверхности деталей топливных систем (трубопроводы, топливные баки, фланцы, проставки, переходники, контактирующие с воздухом, штуцеры и др. ). Поверхности алюминиевых сплавов, находящихся в топливах, обычно химически оксидируют в растворах, содержащих активаторы, пассиваторы и ингибиторы коррозии алюминия с получением тонкого защитного покрытия толщиной 1 мкм.

Для применения в топливных системах наиболее широко используются алюминиевые сплавы системы Al–Cu–Mg–Mn, обладающие высокой прочностью, характерным представителем которых является сплав 1163-Т, выбранный для проведения исследований [3–5].

При работе в топливах при условии воздействия водного конденсата для усиления защитных свойств анодно-оксидных и химически-оксидных покрытий используют функциональные полимерные покрытия [6, 7].

Вода в топливах может находиться как в растворенном, так и в свободном состоянии. С течением времени влага может конденсироваться на металлических поверхностях и вызывать коррозионные поражения конструкции двигателя, поэтому для предотвращения коррозионных поражений алюминиевых сплавов исследовали новые функциональные полимерные покрытия, обладающие хорошей адгезий и гидрофобными свойствами [8, 9].

Наиболее эффективными гидрофобизирующими агентами для получения полимерных покрытий являются функциональные фторсодержащие олигомеры. Их хорошая адгезия к поверхности обеспечивается благодаря образованию химической связи между молекулами олигомера и поверхностью металлов. Они могут образовывать ионные растворы в безводных органических растворителях, что делает возможным их нанесение на обрабатываемые поверхности хемосорбцией из растворов.

Эффективность защиты материалов топливных систем оценивают по результатам коррозионных испытаний в камере солевого тумана – КСТ (ГОСТ 9.308–85), а также при испытании на стойкость при воздействии авиационного керосина (СТП 1-595-5-328–98).

Для разработки новых функциональных полимерных покрытий очень важно выбрать экспресс-метод оценки эффективности полученных покрытий, так как исследования коррозионной стойкости являются достаточно длительными (например, коррозия анодно-оксидных покрытий в КСТ достигает ˃720 ч). В этом случае важное значение имеет выбор метода экспресс-оценки качества этих покрытий.

Одной из характеристик свойств и состояния поверхности материалов является краевой угол смачивания (КУС). Значение угла смачивания, характеризующего поверхность исследуемого объекта в целом, позволяет судить о применимости этой поверхности для решения тех или иных практических задач [10, 11]. Любое изменение поверхности (например, за счет проходившей на ней электрохимической реакции), которое связано с коррозионным процессом находит свое отражение в изменении угла смачивания. Поэтому при оценке эффективности защитных покрытий очень важно изучить изменение угла смачивания каплей воды на поверхности покрытия [12].

Гидрофильность и гидрофобность могут быть оценены, как и смачиваемость поверхности водой (в воздушной среде), величиной угла смачивания: для гидрофильных поверхностей

 

Материалы и методы

Измерение краевого угла смачивания лежащей капли проводили на приборе ОСА 15Pro, представленном на рис. 1. Лежащая капля образуется на поверхности, если значение поверхностного натяжения жидкости выше, чем значение свободной энергии твердого тела.

 

 

Рисунок 1. Прибор для измерения краевого угла смачивания ОСА 15Pro

 

Суть метода определения краевого угла смачивания заключалась в нанесении капель дистиллированной воды заданного объема на поверхность образца. Образец помещали на столик с подъемным механизмом и устанавливали в горизонтальном положении относительно окуляра. Система дозирования создавала каплю над образцом, которая отрывалась и попадала на образец. Регулировка подсветки и система наведения резкости обеспечивала оптимальные условия изображения капли. В соответствии с данным изображением с помощью прибора рассчитывали угол смачивания испытуемой поверхности.

Хорошую адгезию к поверхности металлов демонстрируют фтор- и кремнийорганические соединения, в составе которых имеются метокси- и этоксисилановые группы. Для анализа возможности применения наиболее экологичных гидрофобизаторов исследованы следующие составы, выпускаемые в промышленных масштабах: Фоборит Р с кремнийорганическим связующим, Фторопласт Ф32 и Пента 804. Защитные свойства покрытий оценивали по результатам коррозионных испытаний в КСТ при распылении 5%-ного раствора NaCl при температуре 35°С и относительной влажности 95–98% [13].

Исследование электрохимических свойств сформированных покрытий осуществляли с использованием потенциостата SI-1287 и частотного анализатора SI-1260 производства компании Solartron Analytical. Измерение проводили в трехэлектродной ячейке в 3%-ном растворе NaCl при комнатной температуре. Электродом сравнения служил хлорсеребряный электрод, заполненный насыщенным раствором KCl. Рабочая площадь образца составляет 1 см². Перед началом электрохимических измерений образцы выдерживали в электролите до установления значений потенциала свободной коррозии в течение 30 мин. Запись импедансного спектра осуществляли при значении стационарного потенциала исследуемого электрода, при этом в качестве возмущающего сигнала использовали сигнал синусоидальной формы с амплитудой 10 мВ.

 

Результаты

Проводили изучение КУС на образцах из алюминиевого сплава 1163-Т с нанесенными функциональными полимерными покрытиями и без полимерных покрытий.

Ранее было получено, что на угол смачивания большое влияние оказывает способ оксидирования поверхности [14, 15]. В данном случае получено также, что после нанесения гидрофобизатора существует разница между величинами КУС для сплава 1163-Т с покрытиями Хим.Окс. и Ан.Окс.нхр, хотя и в гораздо меньшей степени, чем на чистых оксидных поверхностях (рис. 2).

 

Рисунок 2. Значения краевых углов смачивания (КУС) поверхности сплава 1163-Т с покрытиями Хим.Окс. (■) и Ан.Окс.нхр (□) с различными гидрофобными покрытиями

 

Анализ величин углов смачивания (см. рис. 2) на поверхности алюминиевого сплава 1163-Т с покрытиями Ан.Окс.нхр и Хим.Окс. с различными гидрофобными покрытиями показал, что наиболее эффективным гидрофобизатором для алюминиевого сплава 1163-Т (Ан.Окс.нхр и Хим.Окс.) является Фоборит Р с добавкой кремнийорганического связующего.

Полученные гидрофобные покрытия демонстрирует наибольшую среднюю величину угла смачивания – более 120 град.

Исследование защитных свойств функциональных полимерных покрытий на алюминиевом сплаве 1163-Т проводили в условиях ускоренных коррозионных испытаний в КСТ. Испытания в КСТ полученных покрытий на алюминиевом сплаве 1163-Т Ан.Окс.нхр показали, что за время экспозиции 1440 ч коррозионные поражения отсутствуют; поверхность образцов с гидрофобными покрытиями на основе Пенты 804, а также на образцах без гидрофобного покрытия приобрела серый цвет (табл. 1).

 

Таблица 1

Продолжительность выдержки образцов из сплава 1163-Т

с различными покрытиями в камере солевого тумана (КСТ)

до появления первых следов коррозии



















Гидрофобизатор	Продолжительность выдержки сплава 1163-Т с покрытием, ч
	Хим. Окс.	Ан.Окс.нхр
Без покрытия	168	940
Пента 804	264	1440
Фоборит Р со связующим	288	1440
Фторопласт Ф32	264	1440

 

Наилучшие защитные свойства проявил гидрофобизирующий состав Фоборит Р с кремнийорганическим связующим (рис. 3).

 

 

Рисунок 3. Вид образца из сплава 1163-Т Хим.Окс. с покрытием Фоборит Р+связующее после испытания в камере

солевого тумана (КСТ) в течение 288 ч

 

В связи с тем, что гидрофобное покрытие работает в среде топлив, были проведены коррозионные испытания в топливе ТС-1 при 80°С в течение 100 ч для образцов из алюминиевого сплава 1163-Т с покрытиями Ан.Окс.нхр и Хим.Окс (табл. 2). Измерение коррозионных потерь гидрофобных покрытий проводили гравиметрическим методом после промывки образцов от остатков топлива [16].

 

Таблица 2

Потери массы образцов после испытаний в топливах




























Покрытие	Среднее значение потери массы, г/м2
Сплав 1163-Т Ан. Окс.нхр
Фоборит Р со связующим	0,01
Фторопласт Ф32	0,01
Пента 804	0,05
Сплав 1163-Т Хим.Окс.
Фоборит Р со связующим	0,01
Фторопласт Ф32	0,01
Пента 804	0,05

 

Установлено, что алюминиевый сплав 1163-Т с покрытиями Ан. Окс.нхр и Хим.Окс. при испытаниях в топливах показал незначительные коррозионные потери во всех гидрофобизирующих жидкостях, которые удовлетворяют требованиям отраслевой документации (≤0,1 г/м²).

Испытания образцов из алюминиевого сплава 1163-Т с функциональными полимерными покрытиями в реактивном топливе ТС-1 проводили с контролем по углу смачивания [17, 18]. На рис. 4 представлены образцы из сплава 1163-Т Хим.Окс. с разными покрытиями после испытания в топливе ТС-1 с каплями дистиллированной воды: КУС на образцах не изменялся.

Данные по импедансной спектроскопии в виде диаграммы Ньюквиста для гидрофобных покрытий на образцах из алюминиевого сплава 1163-Т Ан.Окс.нхр представлены на рис. 5. Полученные для различных покрытий годографы представляют собой неидеальные полуокружности, которые можно описать цепочкой R–CPE, где элемент CPE характеризует емкостные (изоляционные) свойства покрытия, в данном случае – покрытие Ан.Окс.нхр+гидрофобизатор. При этом элемент CPE (Z_СРЕ=1/Q(jw)ⁿ) используется вместо емкости вследствие гетерогенности полученных слоев покрытия [19].

Рисунок 4. Образцы из сплава 1163-Т Хим.Окс. с покрытием Фоборит Р+связующее с каплями дистиллированной воды

после испытания в топливе ТС-1

Рисунок 5. Импеданс для алюминиевого сплава 1163-Т Ан.Окс.нхр с различными гидрофобными покрытиями:

1 – без покрытия; 2 – Пента 804; 3 – Фоборит Р со связующим; 4 – Фторопласт Ф32

 

 

Рисунок 6. Зависимость электрохимического модуля импеданса |Z| при частоте 100 Гц системы алюминиевый сплав 1163-Т с неметаллическими неорганическими покрытиями (Хим.Окс. (■), Ан.Окс.нхр (□)), обработанный различными составами для гидрофобизации

 

Данные по изоляционным свойствам полученных покрытий в виде величины модуля полного импеданса |Z| при частоте f=100 Гц представлены на рис. 6. Видно, что наиболее высокими изоляционными свойствами обладает анодно-оксидное покрытие (Ан. Окс.нхр) вследствие большой толщины по сравнению с химически оксидированным покрытием. Для систем гидрофобных покрытий, нанесенных на один тип подготовки оксидного покрытия (Ан.Окс.нхр или Хим.Окс.), наибольшими изоляционными свойствами обладает покрытие Фторопласт Ф32.

 

Обсуждение и заключения

Для дополнительной защиты алюминиевого сплава 1163-Т с нанесенными оксидными покрытиями (анодированием либо химическим способом) предложено использовать гидрофобные функциональные полимерные покрытия. Для оценки защитной способности гидрофобного покрытия рекомендуется применять экспресс-метод для определения КУС.

Данные, полученные ускоренными методами испытаний в КСТ по краевому углу смачивания (см. рис. 2), коррелируют с данными по защитной способности покрытия.

Наибольшими значениями КУС обладает разработанное покрытие Фоборит Р со связующим: величину КУС при 120°С предлагается установить в качестве критерия для определения применимости покрытия в качестве гидрофобного.

При этом, согласно электрохимическим исследованиям, наилучшими защитными свойствами должно обладать покрытие на основе Фторопласта Ф32, демонстрирующее бо́льшие величины цепочки R–CPE.

Однако защитная способность покрытия зависит от нескольких факторов:

– гидрофобных свойств (обеспечиваются концентрацией гидрофобного агента в покрытии) и их сохраняемости во времени;

– адгезии гидрофобного покрытия на поверхности алюминиевого сплава (Хим.Окс. и Ан.Окс.нхр).

В этом случае, несмотря на большее увеличение изоляционных свойств Фторопласта Ф32, в итоге более низкая адгезия и гидрофобные свойства приводят к меньшей защитной способности, чем у покрытия на основе Фоборит Р.

Образцы из сплава 1163-Т с гидрофобными покрытиями на основе Фоборит Р с кремнийорганическим связующим, Фторопласт Ф32 и Пента 804 коррозионностойки в реактивном топливе ТС-1 – потеря массы находится в пределах допустимых норм для топлива ТС-1.

Оценка гидрофобности образцов из алюминиевого сплава 1163-Т с функциональными полимерными покрытиями (по значению КУС) после испытания в реактивном топливе ТС-1 показала, что поверхности всех испытанных образцов сохранили водоотталкивающие свойства, на образцах из сплава 1163-Т (Ан. Окс.нхр и Хим.Окс.) с функциональным покрытием на основе Фоборит Р со связующим значения КУС составили ˃120 град.

Таким образом, нанесение гидрофобного покрытия является финишной операцией – нанесение дополнительных покрытий (в том числе окрашивание) нецелесообразно.

ЛИТЕРАТУРА REFERENCE LIST

1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» //Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33.

2. Каблов Е.Н. Авиакосмическое материаловедение //Все материалы. Энциклопедический справочник. 2008. №3. С. 2–14.

3. Каблов Е.Н. Коррозия или жизнь //Наука и жизнь. 2012. №11. С. 16–21.

4. Каблов Е.Н. Шестой технологический уклад //Наука и жизнь. 2010. №4. С. 2–7.

5. Каримова С.А., Павловская Т.Г. Разработка способов защиты от коррозии конструкций, работающих в условиях космоса //Труды ВИАМ. 2013. №4. Ст. 02 (viam-works. ru).

6. Антипов В.В., Сенаторова О.Г., Ткаченко Е.А., Вахромов Р.О. Алюминиевые деформируемые сплавы //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 167–182.

7. Антипов В.В., Колобнев Н.И., Хохлатова Л.Б. Развитие алюминийлитиевых сплавов и многоступенчатых режимов термической обработки //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 183–195.

8. Каримова С.А., Кутырев А.Е., Павловская Т.Г., Захаров К.Е. Низкотемпературное уплотнение анодно-оксидных покрытий на деталях из алюминиевых сплавов //Авиационные материалы и технологии. 2014. №4. С. 9–17.

9. Аверьянов Е.Е. Справочник по анодированию. М.: Машиностроение. 1988. 132 с.

10. Бойнович Л.Б., Емельяненко А.М. Гидрофобные материалы и покрытия: принципы создания, свойства и применение //Успехи химии. 2008. Т. 77. №7. С. 619–638.

11. Состав для получения супергидрофобного покрытия: пат. 2400510 Рос. Федерация; опубл. 27.09.2010. Бюл. №27.

12. Щукин Е.Д., Перцов А. В., Амелинa E.А. Коллоидная химия. M.: Изд-во МГУ. 1982. 82 с.

13. Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. Анализ смачивания, как эффективный метод изучения характеристик покрытий, поверхностей и происходящих на них процессов //Заводская лаборатория. 2010. №9. С. 27–36.

14. Жиликов В.П., Каримова С.А., Лешко С.С., Чесноков Д.В. Исследование динамики коррозии алюминиевых сплавов при испытании в камере солевого тумана (КСТ) //Авиационные материалы и технологии. 2012. №4. С. 18–22.

15. Каримова С.А., Павловская Т.Г., Петрова А.П. Подготовка поверхности алюминиевых сплавов с применением анодного оксидирования //Клеи. Герметики. Технологии. 2014. №4. С. 34–38.

16. Верник С. Химическая и электрохимическая обработка алюминия и его сплавов: Пер. с англ. М.: Судпромиздат. 1960. 218 с.

17. Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. Применение динамической пороговой обработки видеоизображений для определения поверхностного натяжения жидкостей и краевых углов смачивания //Приборы и техника эксперимента. 2002. №1. С. 52–57.

18. Топлива. Смазочные материалы. Технические жидкости. Ассортимент и применение /Под ред. В.М. Школьникова. М.: «Техинформ». 1999. 62 с.

19. Mansfild F. Use of electrochemical impedance spectroscopy for the study of corrosion protection by polymer coating //Journal of Applied Electrochemistry. 1995. V. 25. P. 187–202.

1. Kablov E.N. Innovacionnye razrabotki FGUP «VIAM» GNC RF po realizacii «Strategicheskih napravlenij razvitija materialov i tehnologij ih pererabotki na period do 2030 goda» [Innovative development of VIAM Federal State Unitary Enterprise of GNTs Russian Federation on implementation «The strategic directions of development of materials and technologies of their processing for the period till 2030»] //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2015. №1 (34). S. 3–33.

2. Kablov E.N. Aviakosmicheskoe materialovedenie [Aerospace materials science] //Vse materialy. Jenciklopedicheskij spravochnik. 2008. №3. S. 2–14.

3. Kablov E.N. Korrozija ili zhizn’ [Corrosion or life] //Nauka i zhizn’. 2012. №11. S. 16–21.

4. Kablov E.N. Shestoj tehnologicheskij uklad [Sixth technological way] //Nauka i zhizn’. 2010. №4. S. 2–7.

5. Karimova S.A., Pavlovskaja T.G. Razrabotka sposobov zashhity ot korrozii konstrukcij, rabotajushhih v uslovijah kosmosa [Development of ways of corrosion protection of the designs working in the conditions of space] //Trudy VIAM. 2013. №4. St. 02 (viam-works.ru).

6. Antipov V.V., Senatorova O.G., Tkachenko E.A., Vahromov R.O. Aljuminievye deformirue-mye splavy [Aluminum deformable alloys] //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. №S. S. 167–182.

7. Antipov V.V., Kolobnev N.I., Hohlatova L.B. Razvitie aljuminijlitievyh splavov i mnogo-stupenchatyh rezhimov termicheskoj obrabotki [Development of alyuminiylitiyevy alloys and multistage modes of thermal processing] //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. №S. S. 183–195.

8. Karimova S. A., Kutyrev A.E., Pavlovskaja T.G., Zaharov K.E. Nizkotemperaturnoe uplotne-nie anodno-oksidnyh pokrytij na detaljah iz aljuminievyh splavov [Low-temperature consolidation of anode oxide coatings on details from aluminum alloys] //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2014. №4. S. 9–17.

9. Aver’janov E.E. Spravochnik po anodirovaniju [Directory on anodizing]. M.: Mashinostroenie. 1988. 132 s.

10. Bojnovich L.B., Emel’janenko A.M. Gidrofobnye materialy i pokrytija: principy sozda-nija, svojstva i primenenie [Waterproof materials and coverings: principles of creation, property and application] //Uspehi himii. 2008. T. 77. №7. S. 619–638.

11. Sostav dlja poluchenija supergidrofobnogo pokrytija [Structure for receiving superhydrophobic coating]: pat. 2400510 Ros. Federacija; opubl. 27.09.2010. Bjul. №27.

12. Shhukin E.D., Percov A.V., Amelina E.A. Kolloidnaja himija [Colloid chemistry]. M.: Izd-vo MGU. 1982. 82 s.

13. Emel’janenko A.M., Bojnovich L. B. Analiz smachivanija, kak jeffektivnyj metod izuchenija harakteristik pokrytij, poverhnostej i proishodjashhih na nih processov [The wetting analysis, as effective method of studying of characteristics of coverings, surfaces and processes occurring on them] //Zavodskaja laboratorija. 2010. №9. S. 27–36.

14. Zhilikov V.P., Karimova S.A., Leshko S.S., Chesnokov D.V. Issledovanie dinamiki korro-zii aljuminievyh splavov pri ispytanii v kamere solevogo tumana (KST) [Research of dynamics of corrosion of aluminum alloys when testing in the salt spray chamber (KST)] //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. №4. S. 18–22.

15. Karimova S.A., Pavlovskaja T.G., Petrova A.P. Podgotovka poverhnosti aljuminievyh splavov s primeneniem anodnogo oksidirovanija [Surface preparation of aluminum alloys using anodic oxidation] //Klei. Germetiki. Tehnologii. 2014. №4. S. 34–38.

16. Vernik S. Himicheskaja i jelektrohimicheskaja obrabotka aljuminija i ego splavov [Chemical and electrochemical treatment of aluminum and its alloys]: Per. s angl. M.: Sudpromizdat. 1960. 218 s.

17. Emel’janenko A.M., Bojnovich L.B. Primenenie dinamicheskoj porogovoj obrabotki videoizobrazhenij dlja opredelenija poverhnostnogo natjazhenija zhidkostej i kraevyh uglov smachivanija [Application of dynamic threshold processing of video images for determination of surface tension of liquids and regional corners of wetting] //Pribory i tehnika jeksperimenta. 2002. №1. S. 52–57.

18. Topliva. Smazochnye materialy. Tehnicheskie zhidkosti. Assortiment i primenenie [Fuels. Lubricants. Technical liquids. Range and application] /Pod red. V.M. Shkol’nikova. M.: «Tehinform». 1999. 62 s.

19. Mansfild F. Use of electrochemical impedance spectroscopy for the study of corrosion protection by polymer coating //Journal of Applied Electrochemistry. 1995. V. 25. P. 187–202.

Настройка гидрофобного состава анионообменных мембран на основе терполимеров для достижения баланса проводимости и стабильности

Настройка гидрофобного состава анионообменных мембран на основе терполимеров для баланса проводимости и стабильности†

Ёсихиро
Одзава, ^и

Юто
Ширасе, ^и

Кандзи
Оцудзи ^и
а также

Кенджи
Миятаке
* ^{до н. э.}

Принадлежности автора

*

Соответствующие авторы

^и

Междисциплинарная высшая школа медицины и инженерии Университета Яманаси, 4 Такеда, Кофу, Яманаси 400-8510, Япония

^б

Центр наноматериалов топливных элементов, Университет Яманаси, 6-43 Миямаэ-чо, Кофу 400-0021, Япония

Электронная почта:
miyatake@yamanashi. ac.jp

^с

Центр исследования чистой энергии, Университет Яманаси, 4 Такеда, Кофу, Яманаси 400-8510, Япония

^д

Кафедра прикладной химии, Университет Васэда, Токио 169-8555, Япония

Аннотация

Мы разработали и синтезировали новые анионпроводящие полимеры на основе терполимеров, в которых было подробно исследовано влияние гидрофобного состава на свойства мембраны. Прекурсоры терполимеров сначала получали из 2,2-бис(4-хлорфенил)гексафторпропана (БАФ), 1,6-бис(3-хлорфенил)перфторгексана (ПАФ) и 2,7-дихлор-9,9-бис[6′-( N , N -диметиламино)гексил]флуорен посредством реакции поликонденсации, промотируемой Ni(0). Следующая реакция кватернизации с диметилсульфатом была успешной для получения пяти терполимеров, QBPA с различными составами PAF/(BAF + PAF) и предполагаемыми химическими структурами. Компания QBPA изготовила тонкие и гибкие мембраны методом литья из раствора. Изображения, полученные с помощью ПЭМ, свидетельствуют о том, что мембраны демонстрируют морфологию с разделением фаз, сходную с морфологией соответствующих исходных сополимерных мембран. Профили SAXS показали, что QBPA-4, содержащий 83 мол.% PAF, проявлял наиболее отчетливую периодическую структуру, основанную на гидрофобном компоненте. Гидроксид-ионная проводимость мембран зависела от гидрофобного состава вулканического типа, а самая высокая проводимость (161 мСм·см ^-1 ) был получен с мембраной QBPA-1 при 80 °C. Принимая во внимание и другие свойства, мембраны QBPA-1 и QBPA-5, содержащие 17 мол.% PAF, оказались наиболее сбалансированными мембранами. Щелочной топливный элемент с использованием мембраны QBPA-1 достиг максимальной удельной мощности 273 мВт·см ^-2 , что выше, чем при использовании сополимерной мембраны BAF-QAF (185 мВт·см ^-2 ).

Гидрофобный – определение и примеры

Гидрофобный
прил.
/haɪdɹəˈfəʊbɪk/
Отсутствие сродства к воде; нерастворим в воде; отталкивающая воду. Примером может служить гидрофобный лист лотоса, отталкивающий воду.

Содержание

Гидрофобный Определение

Боязнь смешивания или реакции с водой при заданном наборе параметров реакции часто называют гидрофобным . В общих науках способность вещества отталкивать воду называется гидрофобность .

Что означает гидрофобность? Слово «гидрофобность» происходит от двух греческих слов « гидро », что означает « вода », и « фобос », что означает « страх ». В биологии и химии термин « гидрофобный » описывает вещества, которые часто проявляют свойство гидрофобности, известные как гидрофобные вещества.

Что делает молекулу гидрофобной? Эти типы молекул неполярны. И поэтому, если вас спросят, «Являются ли неполярные молекулы гидрофобными или гидрофильными?» Именно, неполярные молекулы не стремятся иметь отдельные заряды, следовательно, не образуются положительные и отрицательные полюса. Более того, можно сделать вывод, что электрические заряды в неполярных молекулах равномерно распределены по всей молекуле. Учеными очень хорошо показано, что «подобное растворяется в подобном». Следовательно, гидрофобные вещества смешиваются с неполярными жидкостями, которые в основном являются органическими растворителями. Является ли вода гидрофобной? Здесь стоит отметить, что вода полярна, поэтому связь между водой и гидрофобными молекулами очень мала. Помимо гидрофобных материалов в литературе упоминается несколько супергидрофобных материалов [1].

Супергидрофобные материалы обычно имеют угол контакта с водой более 150 градусов и, таким образом, они устойчивы к смачиванию (способность жидкости поддерживать контакт с твердой поверхностью). Однако супергидрофобность молекул называют не химическим свойством вещества, а результатом межфазного натяжения. Форма, образованная каплями воды на гидрофобных материалах, называется 9.0080 Эффект лотоса . Наиболее распространенные примеры эффекта лотоса можно легко увидеть как появление капель воды на поверхности листьев лотоса, и это также используется в текстильной технике для целей самоочищения [2].

Биологическое определение:
Гидрофобный означает отсутствие сродства к воде; нерастворим в воде; отталкивающая воду. Примеры гидрофобных молекул включают алканы, масла, жиры и сальные вещества в целом. Сравните: гидрофильный

Примеры гидрофобных молекул

Различные гидрофобные вещества можно найти как в бытовом, так и в промышленном секторе. Алканы, масла, жиры, жирные соединения и большинство органических соединений имеют гидрофобную природу. Применение гидрофобных веществ включает удаление нефти из водных растворов, ликвидацию разливов нефти и процесс химического разделения для отделения неполярных элементов от полярных. Очень распространено наблюдение, что когда масло или жиры смешиваются с водой, образуются два отдельных слоя, которые не смешиваются друг с другом из-за того, что вода полярна, а жиры и гусиные жиры неполярны, особенно гидрофобны.

Рисунок 1: Эффект лотоса (a) Лист лотоса (b) СЭМ-изображения микрососочков на листе лотоса (c) изображение воды на листе лотоса (d) Микро- и наномасштаб сосочков на листе лотоса (воспроизведено из Boung Wei Chieng , 2019, Функционализация оксида графена с помощью гамма-облучения гидрофобных материалов). Источник.

Примеры гидрофобности можно найти как у животных, так и у растений. Многие растения гидрофобны по своей природе, что свидетельствует о наличии гидрофобных покрытий на поверхности листьев. Основная задача покрытия — избежать поглощения воды и дождя листьями, которые в основном прерывают поступление питательных веществ. В растениях поток нитритов основан на потоке воды от корней к листьям. Следовательно, если поверхность листьев не гидрофобна, то процесс осмоса и, следовательно, осмотическое давление будут нарушены, что сильно повлияет на питание растений. Явление гидрофобности над листом лотоса было продемонстрировано на рисунке 1. Кроме того, SEM-изображение микрососочков на листе лотоса также показано на том же рисунке, что и части (b) и (c).

У птиц процесс гидрофобности не менее важен. Гидрофобная природа тел и перьев птиц предотвращает проникновение воды в их тела, тем самым предотвращая чрезмерное увеличение веса и помогая им в плавном полете.

Гидрофобные и гидрофильные вещества

Что такое гидрофильные? Гидрофильные вещества представляют собой влаголюбивые молекулы, которые по своей природе полярны. Они легко растворяются в воде, и примерами таких веществ являются сахар, соль, крахмал и целлюлоза. Степень, с которой поверхность гидрофильных молекул притягивает молекулы воды, называется гидрофильность .

С другой стороны, гидрофобные, как объяснялось ранее, обладают водоотталкивающими свойствами и, таким образом, из-за своей неполярной природы не смешиваются с водой. -Ch4, -Ch3-Ch4, -R-C6H5 и C2h3 являются одними из наиболее распространенных химических групп, встречающихся в гидрофобных веществах, в то время как -OH, -COO- и -NH- являются некоторыми химическими соединениями, встречающимися в гидрофильных веществах.

Гидрофобный и липофильный

Часто можно увидеть, что такие термины, как гидрофобный и липофильный, используются вместе, но эти два слова отражают очень разные понятия. Гидрофобные вещества — это водоотталкивающие вещества, а липофильные — жиролюбивые молекулы. В различной литературе можно увидеть, что большинство гидрофобных веществ имеют липофильную природу, за исключением силиконов и фторуглеродов.

Гидрофобные взаимодействия

Отношения между водой и гидрофобами хорошо описаны в рамках гидрофобных взаимодействий. Относительное смешивание воды с жиром — очень удобный пример такого взаимодействия. Термодинамика гидрофобных взаимодействий утверждает, что при попадании гидрофобного вещества в водную среду водородные связи в молекуле воды разрываются, освобождая место для гидрофобного вещества, но это не означает, что молекула воды будет реагировать с гидрофобными материалами. Более того, для разрыва прочной водородной связи системе необходимо передать тепло, и поэтому реакция является эндотермической. Образуются новые водородные связи, которые формируют подобную льду структуру клетки, известную как клатратная клетка вокруг поверхности гидрофоба. Такая ориентация клатратной клетки делает систему более структурированной, а общая энтропия (мера неупорядоченности) системы снижается. Кроме того, сила гидрофобных взаимодействий зависит от температуры, количества атомов углерода, присутствующих в гидрофобной молекуле, а также от формы и размеров гидрофобной молекулы [3].

Биологическое значение гидрофобных взаимодействий

Гидрофобные взаимодействия очень важны для укладки белков, что делает их стабильными и биологически активными. Взаимодействия дадут белку возможность уменьшить свою поверхность и избежать нежелательных взаимодействий с молекулой воды. Точно так же фосфолипидные двухслойные мембраны, присутствующие в каждой клетке человеческого тела, также зависят от гидрофобных взаимодействий для их выживания и оптимального функционирования.

Преимущества гидрофобов

Использование гидрофобных материалов для бытового и промышленного применения имеет множество преимуществ. Гидрофобы обычно представляют собой низкоэнергетические поверхностные материалы, устойчивые к смачиванию и обладающие повышенной коррозионной стойкостью. Такие вещества используются для улучшения приборов обнаружения влаги и для предотвращения загрязнения влагой обогревательных трубок и аналитических систем переноса проб. Кроме того, гидрофобы также используются в системах медицинской диагностики ВЭЖХ с улучшенным разделением и коррозионной стойкостью. Аналогичным образом гидрофобные поверхности используются в красках против биологического обрастания для обуви, рафинировании металлов, грязеотталкивающих тканях, разделении масла и воды, в текстильной промышленности и производстве огнезащитной и водонепроницаемой одежды [4]. 9. Здесь стоит отметить, что идентификация групп, присутствующих в частице, очень важна при измерении гидрофобности. Наиболее частым методом, который использовался для расчета гидрофобности поверхности, является расчет краевого угла между каплями воды и самой поверхностью. Контактный угол более 90 градусов обычно поддерживается каплей воды, стекающей по гидрофобной поверхности и сохраняющей сферическую форму. Более того, супергидрофобные материалы обладают относительно большим краевым углом, превышающим 150 градусов.

Рисунок 2: Контактный угол воды на гидрофильных и гидрофобных поверхностях (воспроизведено из Boung Wei Chieng, 2019, Функционализация оксида графена с помощью гамма-облучения гидрофобных материалов). Источник.

При контакте с гидрофильными поверхностями капли воды растекаются далеко, а краевой угол, как правило, мал и составляет менее 9°.0 градусов. Контактный угол воды между каплей воды и различными поверхностями показан на рис. 2. Для супергидрофильных угол составляет менее 5 градусов, для гидрофильных угол составляет менее 90 градусов, а для гидрофобных и супергидрофобных угол составляет 90°. 150 градусов и 150-180 градусов соответственно. Можно сделать вывод, что чем больше краевой угол между каплей воды и гидрофобами, тем сильнее взаимодействие жидкость-жидкость, а не взаимодействие жидкости с поверхностью, что делает поверхность гидрофобной [5].

Заключение

Можно сделать вывод, что гидрофобными являются вещества, не смешивающиеся с водой. Гидрофобы смешиваются с неполярными жидкостями, которые в основном представляют собой органические растворители. Вода представляет собой полярную молекулу, поэтому связь между водой и гидрофобными веществами очень мала, и поэтому при контакте они образуют два отдельных и отчетливых слоя друг с другом. Алканы, масла, жиры и жирные соединения гидрофобны по своей природе. Процесс гидрофобности можно обнаружить как у растений, так и у птиц. У растений прерывание потока питательных веществ предотвращается наличием гидрофобного слоя на поверхности листьев, препятствующего проникновению через них воды. Следовательно, поток воды остается от корня к верхушке растения, неся необходимые питательные вещества из почвы к месту назначения. Точно так же у птиц гидрофобность предотвращает попадание воды в тела птиц через перья, кожу и водных животных, что в конечном итоге предотвращает их избыточный вес и способствует их плавному полету. Кроме того, измерение гидрофобности можно выполнить путем расчета краевого угла между каплей воды и поверхностью гидрофобного материала. Контактный угол более 90 градусов обычно поддерживается каплей воды, стекающей по гидрофобной поверхности и сохраняющей сферическую форму. Более того, супергидрофобные материалы обладают относительно большим краевым углом, превышающим 150 градусов.

Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы уже узнали о термине «гидрофобный».

Викторина

Выберите лучший ответ.

1. Что такое гидрофобность?

Сродство к воде

Растворим в воде

Водоотталкивающий

Водолюбивый

2. Что из перечисленного является гидрофобным?

Моющие средства

Целлюлоза

Крахмал

Фосфолипиды

3. Что из следующего иллюстрирует важность гидрофобности?

У растений гидрофобный слой на поверхности листьев помогает предотвратить потерю воды

Гидрофобные перья птиц отталкивают воду и, таким образом, помогают им оставаться легкими

Гидрофобная область плазматической мембраны помогает предотвратить легкий доступ полярных молекул, включая воду.

Все вышеперечисленное

4. Угол смачивания супергидрофобной поверхности

5 градусов

90 градусов

120 градусов

180 градусов

5.