Какой механизм действия у силиконового водоотталкивающего средства?

Силиконы, или кремнийорганические соединения, — это соединения, содержащие связь Si-C, в которых по меньшей мере одна органическая группа непосредственно связана с атомом кремния. Также принято относить к силиконам соединения, в которых органические группы связаны с атомом кремния через кислород, серу, азот и т.д.

 

Сшитая макромолекулярная структура силиконовых смол и структура кристаллов кремнезёма (например, кварца и т.п.) имеют очень схожие кремний-кислородные связи. Эта структурная особенность придаёт силиконам высокое сродство к неорганическим минеральным материалам, содержащим связи Si-O. При нанесении силикона на поверхность неорганических материалов, таких как кирпич или камень, покрытие образует упорядоченную и ориентированную структуру: Si-O-Si молекулы силикона адсорбируется на минеральной поверхности, а метильные или другие алкильные группы аккуратно выстраиваются снаружи (см. схему ниже). Метильные и другие алкильные группы обладают очень низким поверхностным натяжением и являются гидрофобными, поэтому такое ориентированное расположение молекул силикона демонстрирует высокую гидрофобность. Когда водяной пар из воздуха или капли дождя контактируют с поверхностью материала, его гидрофобная поверхность действует как водоотталкивающий барьер, затрудняя задержку жидкой воды на склонах и фасадах, и вода скатывается в виде капель, предотвращая проникновение внешней влаги в цементный материал. Помимо выдающейся водоотталкивающей способности, силиконовое покрытие также ‘дышащее’ (см. схему ниже), что поддерживает влажностный баланс облицовки и тем самым повышает долговечность покрытия.

 

 

Водоотталкивающий эффект данного силиконового гидрофобизатора принципиально отличается от эффекта лотоса.

 

Микроструктура поверхности листа лотоса показана на рисунке ниже.

 

 

На поверхности листа лотоса присутствуют очень сложные множественные нано- и микрометровые ультраструктуры. Под микроскопом сверхвысокого разрешения на поверхности листа чётко видны многочисленные крошечные сосочки средним размером около 10 микрон, со средним расстоянием между ними около 12 микрон. Каждый сосочек состоит из множества восковых выступов диаметром около 200 нм. Поверхность листа лотоса покрыта “бугорками”, которые покрыты ворсинками, а на вершине каждого “бугорка” находится куполообразный “рельеф” с выпуклой верхушкой. В углублениях между “бугорками” находится воздух, формирующий у самой поверхности листа слой воздуха толщиной всего в нанометры. Когда частицы пыли или капли дождя, размер которых значительно больше этой структуры, попадают на поверхность, они разделены этим тончайшим воздушным слоем и могут контактировать только с выпуклыми вершинами “бугорков”. Капли дождя под действием собственного поверхностного натяжения принимают сферическую форму. Водяной шар, перекатываясь, захватывает пыль и скатывается с поверхности листа, обеспечивая самоочистку. Это и есть “эффект лотоса”.

Каковы основные области применения силиконовых водоотталкивающих средств?

Силиконовые гидрофобизаторы могут использоваться для обработки поверхностей декоративных штукатурок, натурального или искусственного мрамора, натурального или искусственного гранита, декоративного бетона, архитектурного бетона, блоков и кирпича, силикон-пропитанных кожаных ботинок, силиконовой водоотталкивающей пропитки для одежды, спальных мешков, строительных материалов и т.д. Они в основном выполняют следующие функции.

1) Защита от загрязнения и удаление пыли

На поверхностях кладки, бетона и штукатурки фасадов зданий существует большое количество микротрещин, впадин и капилляров, вызывающих впитывание влаги и налипание пыли. Когда атмосферные осадки смешиваются с накопившейся на этих поверхностях пылью и стекают вниз в виде чёрной грязной воды, после высыхания образуются чёрные полосы или пятна, что серьёзно ухудшает декоративный эффект отделки. Однако при нанесении силиконового гидрофобизатора формирующаяся водоотталкивающая плёнка заставляет грязевую воду скатываться в виде капель, не только предотвращая проникновение грязи, но и унося с собой прилипшую пыль. Поэтому после сильного или лёгкого дождя (или искусственного обрызгивания водой) промытая силиконизированная поверхность стены кардинально отличается от необработанной, приобретая свежий вид, и степень загрязнения после дождя заметно снижается.

2) Предотвращение выветривания и побеления

Выветривание — это повреждение, вызванное образованием кристаллов на поверхности стены из мигрирующего туда раствора неорганических солей и напряжений от объёмного расширения, растрескивающего стену. Повторение этого процесса из года в год приводит к тому, что поверхность стены вспучивается, отслаивается вплоть до потери функциональности. Гидрофобизатор формирует на поверхности стены водоотталкивающий слой, предотвращая проникновение внешних осадков внутрь и миграцию внутреннего солевого раствора наружу, тем самым устраняя причину выветривания — выпадение солей.

 

Белые высолы относятся к явлению, когда свободный раствор гидроксида кальция из внутренней части стены здания мигрирует наружу, осаждается на поверхности стены после высыхания и постепенно реагирует с диоксидом углерода, образуя нерастворимый в воде карбонат, который намертво прилипает к поверхности стены, проявляясь в виде неровных пятен белых следов. Неравномерная миграция раствора гидроксида кальция приводит к побелению, «высолачиванию» поверхности стены, что не только ухудшает декоративный эффект, но и оказывает значительное разрушительное воздействие. Водоотталкивающий слой, формируемый силиконовой плёнкой на поверхности стены, является эффективной мерой для предотвращения побеления.

3) Предотвращение роста микроорганизмов

Основным условием для размножения микроорганизмов на поверхности здания является влага, а длительно увлажненные поверхности склонны к росту мха и различных плесневых грибов, которые, размножаясь, наносят ущерб поверхности здания. После нанесения силиконового гидрофобизатора формируется водоотталкивающий поверхностный слой, в котором сложно удерживается вода, поэтому разрушительные организмы не могут выживать.

4) Предотвращение повреждений от мороза

Когда вода, находящаяся в поверхностных порах или трещинах северных стен, замерзает, её объем расширяется примерно на 10%, и это расширение создает огромные разрушающие напряжения; водонепроницаемый барьер устраняет этот ущерб, вызванный морозом.

 

5) Защита от коррозии кислотными дождями

Силиконовая гидрофобная пленка блокирует коррозионные повреждения стены от кислотных дождей в атмосфере. Как упоминалось ранее, силиконовое покрытие обладает “дышащей” способностью, благодаря чему молекулы водяного пара могут свободно проникать через пленку и выходить из нее, поддерживая собственный влажностный баланс стены. Внутренняя влага стены может легко испаряться, поэтому поверхность под покрытием сохраняет естественный баланс влажности, не вызывая пузырей или отслоения поверхности, как это бывает с полностью герметичными пленками, из-за невозможности отвода влаги.

 

6) Сохранение цвета и эффект замедления старения

Для окрашенных стен силиконовые пленки можно использовать для сохранения цвета. Благодаря высокой энергии связи Si-O, световая энергия с трудом разрушает ее. Как только световая энергия поглощается связью Si-O в покрытии, она перестает наносить ущерб окрашенным участкам под силиконовой пленкой, и цвет долгое время остается в исходном состоянии.

 

Каковы методы распыления (покрытия) при нанесении силиконовых гидрофобизаторов?

Нанесение силиконовых гидрофобизаторов обычно разделяется на три этапа: очистка поверхности основания, заделка трещин и напыление.

1) Очистка поверхности основания

Перед нанесением силиконового гидрофобизатора поверхность основания необходимо очистить от пыли, пятен мха и других загрязнений. Обычную пыль и поверхностные загрязнения можно смыть водой или протереть тряпкой; масляные пятна, следы ржавчины, пятна мха требуют тщательной очистки специальными средствами с последующей промывкой водой для удаления остатков моющего средства.

 

2) Ремонт трещин

Протечки основания делятся на две категории: капиллярное впитывание и протечки через трещины, отверстия. Силиконовый гидрофобизатор очень эффективен против капиллярного впитывания. Однако при наличии крупных трещин или отверстий в основании одно только напыление гидрофобизатора часто не решает проблему, поскольку при дожде с сильным ветром вода под давлением может проникать через трещины и отверстия. Поэтому необходимо предварительно заделать трещины и отверстия подходящим материалом, а затем нанести силиконовый гидрофобизатор.

 

3) Распыление силиконового гидрофобизатора

После очистки, ремонта и высыхания основания (влажность менее 10%) можно наносить силиконовый гидрофобизатор.

 

а) Смешать силиконовый гидрофобизатор с водой в соотношении 1:(10-12) по массе до однородности, нанести на сухую поверхность с помощью чистого садового распылителя или кисти, дважды последовательно в продольном и поперечном направлениях.

 

б) Порядок нанесения должен быть стандартизирован: предпочтительно снизу вверх или сначала нижнюю секцию, затем сегментами сверху вниз. Например, при обработке стены начать снизу, двигаться горизонтально слева направо или справа налево (против ветра), формируя горизонтальный слой покрытия, постепенно поднимаясь к верху для первого нанесения; затем второй слой наносится вертикально, создавая “перекрестное” покрытие для полного впитывания эмульсии и предотвращения пропусков. Важно: интервал между нанесениями не должен быть слишком длительным, так как после полного отверждения первого слоя (особенно в жару) второй слой может не пристать; наносить следует последовательно, без пропусков, для максимальной гидрофобности.

 

в) Особое внимание при нанесении уделить цоколю, балконам, подоконникам, швам между плиткой, мрамором и другими облицовочными материалами.

 

г) Требования к условиям нанесения: температура выше 4°C, отсутствие дождя, снега, заморозков в течение 24 часов, ветер не выше 6 баллов, разведенный раствор использовать в день приготовления.

 

д) Строго соблюдать пропорции эмульсии и воды: слишком густой или слишком жидкий раствор не обеспечит желаемый гидрофобный эффект. Для бетона, цементной штукатурки, плитки, грубого гранита, камня с фактурой, кирпичной кладки обычно подходит соотношение 1:(10-11); для полированного гранита и мрамора оптимально 1:12.