Właściwości powierzchni zmieniają się wraz ze składem chemicznym podłoża. Z uwagi na obecność specyficznych ugrupowań lub ogólny charakter chemiczny podłoże może wykazywać właściwości hydrofobowe, hydrofilowe lub amfifilowe. Czym one jednak są i w jaki sposób wpływają one na nasze życie?
Właściwości hydrofilowe (co z greki oznacza “lubiące wodę”) to zdolność przyciągania substancji o charakterze polarnym. Cząsteczki polarne posiadają w swojej budowie miejsca gromadzące ładunki ujemne oraz dodatnie, przez co stanowią mikroskopijne magnesy, które się silnie przyciągają (na zasadzie odmiennych biegunów: “+” przyciąga “-“). Przykładem substancji polarnej jest woda. To właśnie polarność zapewnia wodzie niespotykane właściwości, których nie miałaby gdyby nie one. Cząsteczki wody, które są małymi magnesami przyciągają się wzajemnie, przez co zbijają się w grupy dzięki czemu w warunkach normalnych woda jest cieczą. Aby ją odparować musimy dostarczyć dużą ilość energii ponieważ aby to zrealizować musimy rozerwać setki miliardów drobnych oddziaływań o charakterze elektromagnetycznym. Wszystkie substancje posiadające tego rodzaju charakter będą “kompatybilne” z wodą (czyli hydrofilowe) i ulegną zwilżeniu lub rozpuszczeniu. Co jest substancją hydrofilową? Cukier, etanol, sól, ocet czy gliceryna ponieważ rozpuszczają się w wodzie, bawełna, szkło i drewno ponieważ ulegają zwilżeniu przez wodę. Jest to związane z budową chemiczną tych substancji – cukier, etanol, ocet i gliceryna posiadają polarne ugrupowania (-OH lub -COOH) i niewielki szkielet węglowodorowy (który jest niepolarny), sól jest jonowa (a jony są obdarzone ładunkiem “+” lub “-” czyli są aktywne elektromagnetycznie), natomiast bawełna czy drewno zawierają hydrofilowe składniki będące polimerami organicznymi (celuloza, hemiceluloza i inne) posiadające liczne ugrupowania hydrofilowe (-OH). Szkło zbudowane jest z tlenku krzemu które posiada hydrofilowe grupy tlenowe.
Inaczej jest jednak z substancjami hydrofobowymi. Nie mają one ugrupowań polarnych i nie posiadają ładunków “+” i “-” na powierzchni, przez co nie są aktywne elektromagnetycznie. Między podobnymi sobie substancjami wytwarzają oddziaływania hydrofobowe i zdecydowanie bardziej wolą tego rodzaju substancje. Zaliczamy do nich: węglowodory czyli np. benzynę czy parafinę, tłuszcze czy woski. Nie sposób ich rozpuścić w wodzie, natomiast same ze sobą chętnie się łączą. Woda swobodnie po nich spływa ponieważ są hydrofobowe (z greki “boją się wody”).
Istnieje również trzecia grupa związków, czyli substancje amfifilowe. Rozpuszczają się zarówno w substancjach polarnych jak i niepolarnych ponieważ posiadają w cząsteczce dwa rejony – hydrofobowe i hydrofilowe (tzw. głowę i ogon). Tego rodzaju substancjami są mydła i detergenty. Dzięki nim płyn do naczyń łączy się z tłuszczem na naczyniach i następnie “wciąga” go w głąb wody tworząc micele.
Powierzchnie o charakterze hydrofilowym łatwo się zwilżają a woda rozpływa się po nich. Powierzchnie hydrofobowe odpychają wodę która zbija się w krople (aby ograniczyć powierzchnię kontaktu z podłożem) i z łatwością spływa po niej. Powierzchnie hydrofobowe zyskują przy tym tzw. właściwości samooczyszczające – po zwilżeniu brud rozpuszcza się w wodzie i wraz z nią opuszcza powierzchnię. Jest to cecha bardzo poszukiwana na powierzchniach mających częsty kontakt z wodą takich jak lakier samochodowy, szyby czy elewacje budynków.
Hydrofilowość powierzchni określa prosta zasada – jeżeli kąt pod którym kropla wody kontaktuje się z powierzchnią jest mniejszy niż 90 stopni to powierzchnia jest hydrofilowa. Gdy przekracza 90 stopni to powierzchnia staje się hydrofobowa. Gdy kąt zwilżania znacznie przekracza 90 stopni to zyskuje właściwości superhydrofobowe. Zależności te ilustruje poniższy rysunek.
Powłoki produkowane przez ITP-System pozwalają na trwałe nadanie właściwości hydrofobowych dla praktycznie dowolnej powierzchni. Opracowaliśmy technologie pozwalające na trwałą funkcjonalizację hydrofobową bez utraty zdolności “oddychania” podłoża (nasze powłoki nie “zaklejają” mikroporów podłoża tylko zmieniają ich powierzchnię w skali nano. Dzięki temu podłoże nie zatrzymuje wody (którą może np. pochłonąć z innego źródła, np. zabezpieczona powłoką ściana może zawilgnąć od nieszczelnej rury w niej zamontowanej!).
Powłoki hydrofobowe to doskonały efekt, właściwości samooczyszczające, oszczędność pracy i energii!
Więcej informacji znajdziecie w naszych prezentacjach i katalogach!
