Невидимый щит: спасаем обувь от грязи и воды

Как работают современные водоотталкивающие спреи и почему фторполимеры — короли в мире защиты материалов?

Главный герой

В основе большинства защитных средств лежат фторсодержащие полимеры. Из этого материала в том числе делают, например, мембрану Gore-Tex или тефлон.

Инертность

В индустрии защиты поверхностей фторполимеры считаются «золотым стандартом» из-за их экстремальной химической стойкости. Использование спреев на их основе может продлить жизнь вашей обуви на несколько сезонов.

Фторуглеродная связь (C-F) — одна из самых прочных в органической химии. Поэтому фторполимеры обладают крайне низкой поверхностной энергией. Если говорить просто: им настолько хорошо вдвоём, что они не хотят взаимодействовать ни с водой, ни с маслом, ни с другими веществами.

Эффективность работы

Чтобы понять, насколько хорошо работает спрей, учёные смотрят на краевой угол смачивания. Это угол, который образуется между поверхностью твёрдого тела и касательной к поверхности капли жидкости в точке их соприкосновения.

• Без защиты: угол близок к 0°. Капля растекается по коже или ткани, впитываясь в поры.
• С фторполимером: угол смачивания превышает 120–150° и поверхность становится гидрофобной. Капля принимает форму шара и ей буквально не за что «зацепиться».

Как создаётся «невидимый» барьер?

Когда вы распыляете спрей, происходит несколько этапов:

1. Растворитель испаряется, и на поверхности остаётся тончайшая полимерная сетка.
2. Молекулы полимера ориентируются фторными «хвостами» наружу, создавая сетку, непроницаемую для капель.
3. Полимер обволакивает каждое волокно ткани, замши или кожи, что позволяет обуви пропускать воздух.

Полезные советы

• Дайте время: полимеризация (выравнивание молекул) занимает время. Наносите спрей за 12–24 часа до выхода.
• Чистота — залог адгезии: наносите защиту только на чистую обувь, иначе вы просто «законсервируете» грязь под слоем полимера.

Взгляд в будущее

В последние годы в США и Европе проводится агрессивная кампания по ограничению или даже запрету фторорганики, особенно ПФАС (PFAS).

Это коснулось и водоотталкивающих средств из-за их якобы «токсичности» и способности накапливаться в окружающей среде (так называемые «вечные химикаты»). Поэтому сейчас актуальной задачей становится поиск эффективных замен, а это непросто. Например, силиконы имеют много недостатков и не подходят для ухода за технологичными вещами: они забивают поры мембран, склеивают ворсинки замши. Поэтому впереди индустрию ждёт много вызовов.

Всё о науке в СИБУРе — на сайте.

Познакомиться с работой центра прикладных разработок СИБУР Полилаб, специализациях площадок в городах присутствия, типах исследований и доступном оборудовании можно на платформе. Также на ресурсе доступны вебинары и обучающие курсы.