Что такое гидрофобное покрытие и где оно применяется?
Гидрофобное покрытие – это тонкая пленка, обладающая такой важной характеристикой как несмачиваемость водой. Это свойство обеспечивает защиту поверхностей от скопления и примерзания влаги, отложений (например, солевых, асфальтосмолопарафиновых и тд), водостойкость.
Детали с нанесенным гидрофобным покрытием получают способность отталкивать воду, при этом самоочищаясь.
Гидрофобные покрытия получают широкое распространение как в быту, например в качестве слоя «антидождь» для стекол автомобиля, так и в промышленности.
Покрытия наносятся на различные конструкционные материалы, но в промышленности наиболее популярно использование гидрофобных составов на элементах из металла.
Гидрофобные покрытия полезны в нефтегазовой сфере, где предотвращают налипание на детали внутрискважинного оборудования асфальтенов, смол и парафинов (компонентов, содержащихся в пластовых флюидах), а также образование солевых отложений при эксплуатации погружных систем.
Кроме того, одной из разновидностей гидрофобных покрытий являются антиобрастающие (необрастающие) материалы, предотвращающие рост биологической массы на поверхностях лодок, подводной части нефтедобывающих платформ и другого оборудования.
Также гидрофобные покрытия служат для предотвращения примерзания проводов, деталей фюзеляжей самолетов, оборудования на крышах зданий и тд.
Механизм действия гидрофобных покрытий
Эффект гидрофобности поверхности называют «эффектом лотоса». Он объясняет механизм несмачиваемости поверхности.
При попадании на лист лотоса капля воды принимает шарообразную форму и скатывается. Поверхность лепестков состоит из микроскопических выступов и покрыта восковым слоем, который вырабатывает растение, поэтому не смачивается водой.
За счет особенностей микрорельефа поверхности листа капля, попадая на нее, касается только выступов, а между жидкостью и поверхностью остаются воздушные карманы, снижающие контактную площадку.
Основу гидрофобных покрытий составляют полимеры, структура которых обеспечивает снижение адгезии молекул воды, низкую поверхностную энергию, а также мельчайшие частицы, формирующие необходимую структуру и рельеф поверхности.
Чтобы достичь оптимальной гидрофобности поверхности, необходимо учитывать как характеристики покрытий, так и свойства самой поверхности.
Одно из таких свойств – шероховатость. При слишком высокой шероховатости может увеличиваться адгезия воды к поверхности, гладкие поверхности создают препятствия формированию капли.
Оценка гидрофобности поверхности проводится по следующим параметрам:
- Краевой угол смачивания – угол между твердым телом и границей капли жидкости и воздуха. На супергидрофобных поверхностях капля воды принимает форму шара
- Угол скатывания – минимальный угол наклона поверхности к горизонту, при котором капля начинает смещаться
Чем больше угол смачивания и ниже угол скатывания, тем более гидрофобной считается поверхность.
Поверхности, краевой угол смачивания которых более 90 градусов, считаются несмачиваемыми. Если угол менее 90 градусов, поверхности считаются хорошо смачиваемыми.
Разработка гидрофобных покрытий для металла
Разработка гидрофобных покрытий – одна из сфер работы компании «Моденжи», которая специализируется на создании функциональных покрытий для увеличения ресурса оборудования различных сфер промышленности.
Гидрофобные покрытия создаются по техническому заданию исходя из необходимой сферы их применения, особенностей оборудования и других параметров, в том числе разрабатываются материалы на замену импортным покрытиям.
Также при разработке учитываются необходимые сопутствующие свойства покрытий, например – антифрикционные.
Лаборатория «Моденжи» оснащена приборами для измерения краевого угла смачивания, поверхностной энергии, угла скатывания, шероховатости, адгезии и других параметров.
Гидрофобные покрытия – функциональные материалы, обеспечивающие обработанным поверхностям способность отталкивать влагу. Они дополнительно обладают рядом сопутствующих свойств – антикоррозионными, антифрикционными, водонепроницаемостью, способностью самоочистки (вместе с каплями воды с поверхности удаляются загрязнения).