Гидрофобные пропитки и добавки в промышленности
Назад к списку статейСо временем под воздействием влаги даже бетонные здания могут начать изнашиваться, на стенах могут появиться трещины, которые в последствие приведут к полному разрушению всей конструкции. Но выход есть! Для повышения их стойкости и прочности разработаны специальные гидрофобные пропитки и добавки. Эти смеси можно добавлять как в сам цементный состав во время строительства, так и наносить на поверхность уже построенных сооружений. Давайте рассмотрим их свойства подробнее.
Во время обработки гидрофобными пропитками и добавками бетонного материала, в его структуре наблюдаются следующие процессы:
Что такое гидрофобная добавка?
Гидрофобную добавку также называют гидрофобизатором. Это специальные смеси, имеющие вяжущую структуру, в составе которых имеются вещества органического типа. Во время обрабатывания бетонной поверхности этой смесью, на ней появляется защитное покрытие с плотной структурой. В дальнейшем оно будет полностью закрывать всевозможные поры на поверхности бетонного основания, в итоге разрушительная влага не сможет проникнуть в структуру бетонной основы.
Данные смеси можно наносить на любой вид цемента. Помимо этого пропитки гидрофобного типа можно применять для повышения качеств прочности черепицы, природного и искусственного каменного материала, керамической плитки для облицовки стен и пола, деревянного материала и других основ.
Особенности гидрофобизатора
- происходит полная остановка разрушения, и исчезают все его следы;
- пропадают все коррозийные повреждения;
- после обработки этими смесями бетонной поверхности на нее нельзя будет нанести граффити, что в результате обеспечит высокую защиту от вандалов;
- во время отделки поверхностей плиткой будет экономный расход грунтовочных смесей и лакокрасочных изделий;
- наблюдается сохранение паропроницаемости, которое присутствовало еще до нанесения гидрофобного раствора;
- происходит снижение или полное удаление влагопоглощения поверхности.
Как используют гидрофобные добавки в строительстве
В частном строительстве данный материал применяется в следующих случаях:
- Для повышения защитных свойств цементных оснований и помещений – фундамента, цокольного этажа, подвальных помещений.
- Для обрабатывания напольных покрытий гаражей, площадок для парковки автомобилей, открытых площадок из бетонного материала.
- Для обрабатывания животноводческих ферм, строений с хозяйственным назначением.
- Для повышения защиты дорожек из бетонной основы.
Виды гидрофобных пропиток
Во многих строительных магазинах можно встретить следующие разновидности гидрофобных пропиток и добавок:
- пропитку упрочняющего типа,
- пропитку с водоотталкивающими свойствами,
- добавку для цемента с обеспыливающими качествами,
- цветную пропитку.
Пропитка с упрочняющими качествами
Данные растворы содержат силикатную грунтовую основу. При нанесении смеси, она впитывается вглубь структуры материала. В результате этого повышаются защитные свойства материала, он становится износоустойчивым и прочным. Данная смесь применяется для отделки стеновых поверхностей, напольных покрытий, потолочных поверхностей, опорных элементов и других конструктивных приспособлений.
Смесь с водоотталкивающими свойствами
Данные смеси при нанесении, повышают гидрофобные свойства бетонного покрытия за счет глубокого проникновения в структуру материала.
Помимо этого они устраняют ряд негативных факторов:
- 1.Защищают от кислотных и солевых осадков.
- 2.Предотвращают возникновение грибковых поражений, а также появление плесени.
- 3.Обеспечивают устойчивость материала к повреждениям, трещинам и разрушению.
- 4.Защищают от воздействия УФ-лучей.
Добавка для цемента с обеспыливающими качествами
Составы этого вида проникают вглубь материала на 2-6 см. Эти пропитки следует использовать для обрабатывания складских помещений, хозяйственных и животноводческих сооружений.
Такие пропитки:
- облегчают уход за цементными поверхностями,
- быстро устраняют пылеобразование,
- увеличивают срок службы основания,
- повышают прочность и износостойкость материала,
- защищают от разрушений масляными составами, кислотными и щелочными растворами.
Пропитка цветного типа
Активные составляющие данных смесей проникают в структуру материала на глубину до 3 мм. Окрашивание держится долгое время независимо от уровня нагрузок. Однако для повышения защитных свойств и прочности поверхности после покрытия данной смесью, нужно дополнительно нанести пропитку водоотталкивающего типа.
Применение пропиток для бетонных оснований является главным условием повышения их прочности и износа. Благодаря этим составам бетонные конструкции и сооружения длительное время не трескаются, не осыпаются и не разрушаются. Кроме этого эти смеси можно использовать во время отделки стен краской или плиткой.
Гидрофобная добавка Sika 1, 1кг
Применение
– Для водонепроницаемых бетонов, поверхностной штукатурки и растворов, которые применяются при строительстве и ремонтах тоннелей, хранилищ, бассейнов, каналов, стен и фундаментной кладки.
Характеристики /Преимущества
– Улучшает обрабатываемость бетонных и растворных смеси.
– Уменьшает водопоглощение и повышает водонепроницаемость затвердевших растворов и бетонов.
– Экологически чистое средство, которое не способствует коррозии арматуры.
Подготовка основания
Основание необходимо очистить от цементного молочка, слабосвязанных частиц и остатков старых покрытий (смола, масло, краска и тд). Прочность основания на отрыв должно быть не менее 1,5 МРа.
Нанесение гидроизоляционного слоя следует на наносить но обильно смоченное водой основание. Не допускать образование луж воды. Протечки и просачивание воды устранить добавкой Sika-4а, затворенной с цементом.
Расход: К бетонным смесям: 3% массы цемента; К растворам: 3¸5% массы цемента.
Затворение бетонного раствора
Добавку требуется перемешать перед применением и добавить к приготовленной воде затворения. На практике добавка перемешивается с водой в пропорциях:
1 : 10 – для сухого песка;
1 : 6 – для влажного песка.
Водо-цементная пропорция таких растворов не должна превышать 0,50 (при сухом песке нельзя добавлять больше 25 литров воды на 50 кг цемента, при очень влажном песке не более 15 литров). Количество замеса должно быть достаточным для заполнения всех неровностей в уплотненном состоянии с избытком около 10%. На практике это предпологает расход цемента не менее 450 – 480 кг на 1 м3 готового раствора.
Как правило, приготавливается 2 вида раствора:
А) Клеящий слой – высокое содержанием добавки, цемента и мелкого песка, подвижной консистенции;
Б) Водостойкая штукатурка – низкое содержание добавки, цемента и крупного песка, пластичной консистенции
Метод нанесения/Инструменты
На подготовленную поверхность кистью или методом напыления нанести клеящий (адгезионный) слой (расход минимум 3,0 кг/м2). Наносить штукатурный слой на еще влажные адгезионный слой, толщиной от 0,6 до 2,0 см, вдавливая ее в основание. Применяя многослойную штукатурку выдержать технологический перерыв между слоями 4¸5 часа. Следующие слоя наносятся без клеящего слоя.
Замечания по нанесению /Ограничения
Не рекомендуется применять с другими добавками.
в Кременчуге с доставкой по Украине, цена проверена.
Товар в наличии и под заказ, всегда выгодные цены.
Гидрофобные добавки
Гидрофобные добавки. Водостойкость плит повышают введением в стружечную массу гидрофобных веществ, например парафина в расплавленном виде или в виде эмульсии.[ …]
Гидрофобные добавки. Для повышения водостойкости древесностружечных плит применяют гидрофобные вещества: парафин, церезин, петролатум, воск и т. п. Наиболее широко используется парафин или эмульсии на его основе. Введение 0,5—1,0% парафина от массы стружки значительно уменьшает водопоглощение и разбухание древесностружечных плит. Расплавленный и нагретый до 70—80° С парафин вводится в стружки через индивидуальную форсунку, куда одновременно подается нагретый до 180—200° С воздух. Эмульсии на основе парафина вводят в стружки или отдельно, или совместно со связующим. Состав некоторых парафиновых эмульсий приведен в табл. 24.[ …]
Противопенные добавки вносятся в сточную воду перед поступлением ее в аэротенки или непосредственно в аэротенки. Пеногасители распыляются на пену, причем, чем лучше их распыление, тем меньше их расход. Но во всех случаях использование химических средств борьбы с ценообразованием связано с дополнительными расходами, размер которых определяется дозой противопенной добавки или пеногасителя, что в свою очередь зависит от содержания сульфатного мыла в сточных водах. Проведенные исследования показали, что способность спиртов подавлять пену возрастает с ростом длины углеводородного гидрофобного радикала. Спирты нормального строения с числом углеродных атомов в молекуле девять и более показали вполне удовлетворительные результаты. Из спиртов с одинаковым числом углеродных атомов в молекуле спирты нормального строения обладают лучшими противопенными свойствами, чем спирты с разветвленной структурой. Сложные эфиры, образованные жирными кислотами, от масляной до капроновой, и водорастворимыми жирными спиртами, показали неудовлетворительные результаты. Для того чтобы выяснить влияние на противопенные свойства строения кислотных остатков, входящих в состав сложных эфиров и масел, испытаны в качестве противопенной добавки подсолнечное и касторовое масла. Из этих двух масел касторовое масло показало худшие результаты.[ …]
Кроме того, были проведены исследования влияния такой добавки на водопоглощение бетонов (по ГОСТ 7025-91). Они показали, что при добавлении в бетоны фторидов 6-гексановой кислоты в количестве 2-3 % мае. улучшаются их гидрофобные свойства (водопоглощение снижается в 2 раза). Проникая в поры, неровности поверхности конструкций и строительных материалов, такие добавки закупоривают их, предохраняя от поражения грибами. В результате экспериментальных исследований было установлено увеличение коэффициента гидростойкости, определяемого как отношение прочности на сжатие образцов, хранившихся в воде и в воздушно-сухих условиях.[ …]
В [100] описан случай, когда при очень интенсивных загрязнениях уносами цементного завода гидрофобные покрытия и обмыв прерывистой струей оказались неэффективными. Надежную работу изоляции ОРУ 35—110 кВ удалось обеспечить только применением очистки сжатым воздухом с добавкой молотого доломита при давлении 5 кгс/см2. Очистка производилась с периодичностью 1 раз в месяц, а при интенсивных ветрах со стороны завода и чаще. В связи с успешным применением этого способа очистки в [100] рекомендуется при проектировании, ОРУ в зоне с V степенью загрязненности атмосферного воздуха предусматривать установку компрессоров с разводкой воздухопроводов по территории ОРУ. Очистка изоляторов сжатым воздухом, не требующая снятия напряжения, может быть многократной без повреждения глазури. Использование изолирующих штанг с закрепленными на них приспособлениями для протирки изоляторов под напряжением широкого применения не нашло.[ …]
Одна из областей применения нефтешлама- дорожное строительство, где он используется как добавка к связующим, повышающая качество асфальтобетонной смеси за счет повышения прочности, снижения водо-поглощения и уменьшения стоимости дорожного покрытия. Для этого рекомендуется смесь следующего состава (%): грунт – 75…85; известь – 4…5; нефтешлам – 2…4; вода- 8…16. Композиции на основе нефтешлама в настоящее время импортируются и применяются как гидрофобные постилки (присыпки) при строительстве декоративных дорожных покрытий.[ …]
Фильтры фирмы «Дегремон» (Франция) (рис. 65 и 66) выполнены в виде напорных фильтров с гранулированной гидрофобной загрузкой. Направление фильтрации снизу вверх. Отвод нефтепродуктов и регенерация загрузки автоматизированы. Для регенерации предусмотрена подача воздуха и воды. Для снижения устойчивости обрабатываемой эмульсии в ряде технологических схем предусматривают добавку катионных полиэлектролитов. Такие фильтры рекомендуются для обработки нефтесодержащих сточных вод НПЗ и нефтепромыслов.[ …]
Порошкообразные бентонитовые глины вводят в очищаемую воду в виде 5—10% суспензии. Вследствие полидисперсного состава материала, различия его плотности и гидрофобных свойств, некоторые типы глин (асканит) быстро отделяются от воды, а иные (аскангель)—очень медленно. Объем осадка сильно зависит от вида применяемых глин. Сухое дозирование глин ухудшает их седиментационные свойства. Гидравлическая крупность частиц составляет 0,6—2 мм/с. Для снижения концентрации глины в воде от 400—700 до 20—15 мг/л в большинстве случаев достаточно 10—15 мин отстаивания; при введении 50—100 мг/дм3 сульфата алюминия, или 15—30 мин отстаивания при добавке 0,5 мг/дм3 ПАА, а без реагентов — не менее 60 мин, объем осадка может составить от 3—9 до 20—40% [100, с. 20].[ …]
При соответствующих количествах полисахарида и осадителя образующийся комплекс выпадает немедленно при смешении растворов. При добавлении избытка осадителя образуется гидрофобная коллоидная суспензия, которая в отсутствии других электролитов не отделяется центрифугированием от раствора. Частички комплекса имеют положительный заряд вследствие адсорбции небольшого количества положительных ионов аммониевого основания. Добавление одновалентных электролитов, как KCl, NaCl, приводит к коагуляции суспензии через час (процесс ускоряется нагреванием). Двухвалентные катионы (Mg++, Са++) в присутствии одновалентных анионов оказывают стабилизирующее действие и не коагулируют суспензию даже при нагреван ии. Двухвалентные анионы обладают сильным коагулирующим действи ем. При добавке небольшого количества NaaSOi происходит коагуляция солей при комнатной температуре через несколько мин[ …]
Кремнийорганические синтетические вазелины (силиконы) и большинство углеводородных паст, составленных на основе нефтепроизводных продуктов (солидола, технических вазелинов, церезина и т. п.) с различными добавками, представляют собой достаточно густые вязкие (аморфные) смазки, наносимые на поверхность изоляторов сравнительно толстым слоем (0,5—5 мм), толщина которого зависит от количества загрязнений. Поверхность изоляторов, покрытых толстым слоем густой вязкой смазки, поглощает больше загрязненных частиц, чем поверхность необработанных изоляторов. Однако при использовании таких гидрофобных покрытий частицы загрязнения сразу же обволакиваются смазкой и не взаимодействуют с атмосферной влагой. Несмотря на непривлекательный внешний вид изоляторы сохраняют высокую изолирующую способность в течение 1—3 лет.[ …]
Вследствие гигроскопичности кальциевую селитру перевозят и хранят во влагонепроницаемых мешках, пропитанных особым составом. Для уменьшения гигроскопичности кристаллическую соль кальциевой селитры смешивают с гидрофобными добавками в количестве 0,5% веса соли (например, с парафинистым мазутом). Кроме того, для улучшения физических свойств продукта к его концентрированному раствору в процессе производства добавляют до 5% аммиачной селитры.[ …]
Фирмы ”Фест Альпине” (Австрия) и ”JIeo Консулт” (ФРГ) разработали совместно установку для химического отверждения нефтесодержащих отходов, лаков, красок, кислых смол и т.д. Установка работает по принципу смешения отходов со специальными гидрофобными добавками на основе извести (так называемый ”ДСР — процесс”).[ …]
Флотация (англ. to float – плавать на поверхности) – наиболее широко применяемый способ обогащения. Он основан на различной смачиваемости водой частиц минерального сырья. Во флотационную машину поступает смесь воды и мелких частиц обогащаемой руды – пульпа – и подается воздух. Гидрофобные (не смачиваемые водой) частицы прилипают к пузырькам воздуха и выносятся вместе с ними на поверхность, образуя пену, которая удаляется специальным устройством. В пульпу вводят специальные добавки. Одни из них стабилизируют пузырьки, предотвращают их разрушение в пене. Другие – флотационные реагенты – изменяют смачиваемость частиц, образуя на их поверхности молекулярные гидрофобные или гидрофильные пленки. Применяют для разделения полиметаллических сульфидных руд, отделения пустой породы от нефелина и обогащения каменных углей и многих минералов.[ …]
В последние годы особо успешным оказался опыт применения отечественного силикона (кремнийорганического вазелина) -типа КВ-3. Например, на ОРУ Игуме-новской ГРЭС, расположенной вблизи группы химических предприятий, при толщине силиконового слоя 0,1—0,2 мм через год эксплуатации никакого изменения характеристик гидрофобного слоя не было замечено, а обработанные изоляторы вели себя вполне надежно. Срок службы этой пасты в условиях загрязнения сланцевой золой составляет около одного года, после чего изолирующая способность обработанных изоляторов уже снижается до опасного уровня.[ …]
Примерами гидрофильных золей, теряющих устойчивость лишь в концентрированных растворах электролитов, являются золи серы, оксидов и гидроксидов металлов и других соединений, дисперсная фаза которых сильно гидратирована за счет образования водородных связей с молекулами воды. Исследования стабильности и электрокинетического потенциала ряда гидрофобных золей (галогенидов серебра, сульфидов мышьяка и сурьмы), к которым были добавлены неионогенные поверх-ностно-активные вещества (оксиэтилированные эфиры этиленгликоля), показали, что образовавшиеся при этом дисперсии также представляют собой типичные лиофильные коллоидные растворы. Краснокутская и Сапон обнаружили, что с увеличением содержания ПАВ в растворе устойчивость золей в определенной области концентраций реагента возрастает настолько, что коагуляция наступает только в высококонцентрированных растворах солей. Таким образом, гидратированные молекулы неионных ПАВ, адсорбируясь на гидрофобных коллоидных частицах, превращают их в гидрофильные. При действии электролитов с однозарядными противоионами очень малые добавки ПАВ вызывают эффект сенсибилизации. При коагуляции высокоустойчивых коллоидных растворов, стабилизированных ПАВ, заряд противоионов, как у всех гидрофильных золей, не имеет существенного значения. Гидрофилизи-рованный золь становится чувствительным к совместному действию дегидратирующих агентов (например, этилового спирта или повышенных температур) и небольших количеств солей. Концентрация ПАВ, вызывающая превращение гидрофобного золя в гидрофильный, снижается с увеличением длины оксиэтиленовой цепи и углеводородного радикала молекулы ПАВ, но не связана с критической концентрацией мицеллообразования поверхностно-активного соединения.[ …]
Второй областью по объему использования нефтешлама в качестве сырья является изготовление строительных материалов. Так, предлагается применять нефтешлам для производства теплоизоляционного материала, включающего высокотемпературное волокно, огнеупорную глину и полиакриламид. Нефтешлам может быть применен в составе шихты для производства фасадной плитки. Для повышения прочности и морозостойкости бетона в бетонную смесь рекомендуется вводить нефтешлам в количестве 1,5-2,5 %. Нефтешлам может быть использован для получения кирпича, керамзита. Применение нефтешлама при изготовлении минераловатных плит позволяет обеспечить гидрофобность изделий и снижение их объемной массы. Кроме того, нефтешлам может быть использован не только в качестве битумного связующего, но и в качестве модификаторов при производстве гидроизоляционной мастики, в качестве смазочной добавки к буровым растворам вместо сырой нефти (Хайрутдинов, 2003).[ …]
Как гофрокартону противостоять влажности воздуха?
Влажность воздуха неизбежно снижает прочность гофрокартона. Как же победить влажность и добиться безупречного качества гофрокоробок?
Ирина Короткова, компания «Файнд-К»Повышение влажности гофрокартона с 9-10% до 15% приводит к снижению сопротивления торцевому сжатию (ЕСТ) до 40-50%, а при влажности гофрокартона 20-22% ящики практически теряют все прочностные качества и становятся непригодными для использования. Их можно оборачивать стрейч-пленкой, перевозить в закрытых транспортных средствах, поддерживать микроклимат при хранении гофроящиков до их использования. Это дорого и слабо помогает. Еще вариант — использовать более плотные плоские слои картона и бумаги для гофрирования, перейти на сырье из чистой целюлозы, делать коробки из пятислойного гофрокартона вместо трехслойного… Но…
Зачем платить больше, если есть гидрофобные (влагостойкие) добавки в крахмальный клей?
Это решение практически не отражается на конечной цене продукции
ЗАО «Файнд-К» (www.find-k.ru) уже несколько лет предлагает решения для производителей гофрокартона в России, основанные на применении гидрофобных добавок серии СР-88 компании Carmel Resins Ltd (Израиль). Это решение практически не отражается на конечной цене продукции, а увеличение себестоимости гофрокартона составляет всего 3-6 копеек на квадратный метр….
Представитель компании-производителя добавок DOR Group Морис Бахар, гендиректор «Файнд-К» Анатолий Коротков и заместитель гендиректора Ирина КоротковаБолее 30 лет добавки серии СР-88 известны и хорошо зарекомендовали себя на гофропроизводствах в Европе и Америке. Продукция, изготовленная при помощи гидрофобных добавок серии СР-88, соответствует всем европейским нормам и безопасна для изготовления упаковки для пищевой продукции.
Продукция безопасна для упаковки пищевой продукции.
Применение гидрофобных добавок в производстве гофрированного картона из макулатурного сырья повышает его качество до уровня чистоцеллюлозного гофрокартона. Упаковка из такого макулатурного гофрокартона выглядит безупречно.
Многие потребители гофрокороба, особенно те, чья продукция проходит стадию заморозки – оттаивание (хранение в холодильнике), вынуждены платить за чистоцеллюлозную упаковку, которая меньше намокает и лучше выдерживает повышенную влажность. Сегодня упаковка из макулатурного сырья с применением гидрофобных добавок не уступает в качестве, но намного дешевле. Если вам все же необходимо использовать чистоцеллюлозное сырье, то применение добавки позволит снизить граммаж применяемого чистоцеллюлозного сырья. На больших гофропроизводствах вы сможете сэкономить до 500-1000 т лайнера в месяц. А теперь давайте посмотрим,
Как использование гидрофобных добавок влияет на экологию?
В России доля вторичного сырья (макулатуры) при производстве бумаги и картона составляет примерно 20% (в Европе более 60%), что экономит примерно 10 млн. кубометров древесины в год. Если учесть, что одно дерево дает ≈ 1 м куб. древесины, то представьте, сколько лесов сохраняется от вырубки! При достижении европейских стандартов переработки макулатуры мы можем ежегодно сохранять до 30 млн. деревьев.
То есть мы можем сохранить ежегодно лес занимающий территорию равную площади стран БеНиЛюкса
Согласно данным статистики — 73,9% транспортной упаковки и 15,1% индивидуальной (потребительской) упаковки изготовлено из бумаги и картона. Первичным сырьем для производства бумаги и картона является древесина, то есть окружающие нас леса – «легкие» планеты. Сохранить леса от вырубки поможет более полная переработка вторичного сырья (макулатуры) при производстве бумаги и картона.
И здесь очень кстати Указ Президента России В.В. Путина от 5 января 2016 года, которым 2017 год объявлен в Российской Федерации Годом экологии. В Год экологии охрана лесных ресурсов и лесовосстановление являются одним из главных приоритетов.
И наша гидрофобная добавка готова спасать нашу экологию!
Гендиректор ЗАО «Файнд-К» Коротков Анатолий и зам. ген. директора Короткова ИринаКроме этого улучшается качество бумаги, полученной из макулатуры, в составе которой присутствует гидрофобная добавка СР-88. За многие годы не было абсолютно никаких жалоб от клиентов, перерабатывающих макулатуру с добавкой CP-88. Нигде не было упоминаний об проблемах при переработке, данный вопрос постоянно контролирует Европейская федерация производителей гофрокартона.
Гидрофобная добавка СР-88 относится к биологически разлагаемым веществам и безопасна для окружающей среды (http://find-k.ru/cp-88/pasport_bezopasnosti.html).
По результатам санитарно-эпидемиологической экспертизы гидрофобная добавка СР-88 имеет экспертное заключение о соответствии Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям и допущена к применению в производстве гофрокартона и упаковки из него, контактирующих с пищевыми продуктами (HTTP://FIND-K.RU/IMAGES/EXPERT_ZAKL.PDF).
Мы внедряем технологию применения гидрофобных добавок и надеемся, что наша продукция расширит использование вторичного бумажного сырья (макулатуры). Как следствие, сотни гектаров российского леса будут сохранены, погаснут костры из бумаги, сократится вывоз бумажного мусора на свалки.
На основании экспертного заключения гидрофобной добавке в крахмальный клей СР-88 присвоен Сертификационный Знак «Золотой экологический стандарт» международного экологического движения Terra Viva.
Р.S. Все данные, приведенные в статье, взяты из официальных источников.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Гидрофобизатор для бетона: типы и принцип действия
Современные технологии позволили создать усовершенствованные стройматериалы, которые помогают сделать конструкции более долговечными. Одним из таких средств является гидрофобизатор для бетона, с помощью которого можно значительно повысить эксплуатационные характеристики и прочность бетонных изделий. В сравнении с составом предшествующей продукции, отталкавающая воду пропитка для бетона обладает улучшенными техническими свойствами. Водоотталкивающие свойства бетона еще кратко называют гидрофобный бетон.
Определение
Гидрофобизируюящая добавка выпускается в виде пропитки, в состав которой входят органические вещества. Гидрофобизатор имеет вяжущую структуру, которую наносят на бетонную поверхность – это называется гидрофобизация бетона. Такая обработка позволяет создать плотную пленку, надежно покрывающую пустоты в бетоне. Таким образом, внутрь материала не проникает влага. Помимо этого, при помощи этой добавки специалисты могут обрабатывать любые материалы. Гидрофобизатором пользуются для защиты натуральных и ненатуральных камней, черепицы, керамики, дерева и пр.
Вернуться к оглавлениюДля чего нужна добавка?
Раствор сополимеров считается нетоксичным средством, придающим бетону гидрофобизирующие свойства. Любой такой состав, выпускаемый ведущими производителями, проникает непосредственно в бетонную структуру, уплотняя строительный материал. Это свойство гидрофобизаторов обеспечивает необходимую тепло- и гидроизоляцию здания, продлевает эксплуатацию, позволяет сэкономить средства на обогрев помещения.
Вернуться к оглавлениюПлюсы использования гидрофобизатора
Применение состава не представляет опасности для окружающей среды и здоровья человека. Гидрофобизаторы для бетона почти не поддаются воздействию ультрафиолета, перепадов температуры и осадкам. Использование добавки для пропитки разных видов бетонных поверхностей даст следующие положительные результаты:
- снизить риск разрушения материала;
- воспрепятствовать появлению коррозийных процессов;
- сэкономить на лакокрасочных средствах и всевозможных грунтовках;
- добиться водоотталкивающего эффекта.
Кроме того, благодаря веществам, содержащимся в гидрофобизаторе, на стены не наносятся разноцветные граффити, которые могут изуродовать здание.
Вернуться к оглавлениюТипы гидрофобизаторов
Современный рынок предлагает два основных типа состава: на водной и на силиконовой основе. Вы должны учитывать вышеперечисленные составляющие, покупая гидрофобизатор, поскольку разные виды средств предназначены конкретной строительной задаче.
Специалисты утверждают, что гидрофобизаторы для бетона, изготовленные на основе силикона, получили широкую популярность благодаря своим уникальным свойствам. Гидрофобизирующая пропитка с силиконом не будут препятствовать воздухообмену и вместе с тем создаст прочное покрытие на стройматериале, которое станет надежной защитой от влаги. Такое средства не ухудшит вид поверхности.
В то же время смесь, сделанная на водной основе, также имеет ряд своих преимуществ. В частности, она улучшает вид обрабатываемого стройматериала, имеет устойчивость к воздействию осадков и ультрафиолета, не оказывает влияние на свойство паропроницаемости бетона. Такие растворы легки в применении и безопасны для окружающей среды. Вместе с тем важно правильно выбрать добавку в зависимости от вида обрабатываемого материала. К примеру, для стены из газоблоков лучше подбирать специальное средство для работы по газобетону.
Вернуться к оглавлениюПринцип действия
После нанесения на изделия, средство впитывается, застывая внутри. Капиллярная жидкость выталкивается на поверхность, но молекулы могут проходить по пустотам свободно. За счет этого бетон начинает приобретать гидрофобизирующую характеристику, не теряя паропроницаемости. Улучшить гидрофобность стройматериала можно с помощью комбинирования. Высокая степень влагостойкости и прочность бетонных изделий достигается следующим образом:
- повышение стойкости к перепадам температур;
- препятствие замерзанию жидкости, находящейся в структуре бетона, а также ее дальнейшего распространения, которое приводит к разрыву либо растрескиванию материала;
- улучшение прочности;
- повышение антикоррозийных свойств;
- изменение структуры раствора;
- снижение риска появления высолов.
На рынке представлены разные марки смесей, которые предназначены для работы по влажному или сухому материалу. Это позволяет обеспечить соединение молекул в структуре бетона. Средство высыхает за сутки, при этом температура должна достигать 20 °C. До застывания участок нужно защитить от проникновения влаги.
Вернуться к оглавлениюКак выбрать лучший гидрофобизатор у производителей?
Сегодня в продаже представлен широкий выбор средств, способных повысить гидрофобность поверхностей. Одними из самых популярных считаются «Аквасил», «Пента», «Типром». Перечисленные марки обладают высоким качеством и при этом продаются по приемлемым ценам.
Вернуться к оглавлениюАквасил
Применение средства поможет снизить поглощение жидкости пенобетоном и бетоном минимум в десять раз. Вместе с тем прочность стройматериала увеличивается примерно на тридцать процентов. Выпуском смеси занимается одноименная компания. К достоинствам продукции фирмы относят:
- низкое содержание щелочи;
- повышенную пожаро- и взрывобезопасность;
- длительный срок эксплуатации (повторное нанесение можно провести минимум десять лет спустя).
Средства изготавливают в форме концентратов, которые следует разбавлять водой (пропорции – 1:10). Расход «Аквасила» в среднем составляет полкилограмма на квадратный метр (все зависит от того, сколько пустот в бетоне). Применять такие средства можно для разных стройматериалов. При изготовлении объемных поверхностей концентрат нужно добавлять в жидкость при создании бетонной смеси (количество не должно превышать полпроцента от массы цемента).
Вернуться к оглавлениюТипром
Смесь также считается высококачественным и надежным гидрофобизатором. Материал не теряет своих свойств десять лет. Продукция разделена на несколько групп: низкая, средняя, высокая степень защиты. Эти разновидности продукции отличаются друг от друга в первую очередь тем, насколько глубоко они проникают в бетон. Например, есть смеси, пропитывающие стройматериал на десять миллиметров, а есть средства, проникающие на тридцать пять миллиметров. Продукция этой фирмы наносится в несколько слоев, не изменяя оттенок обрабатываемого материала. В общем, это достаточно качественный гидрофобизатор.
Вернуться к оглавлениюПента
Растворы, выпускаемые данной маркой, тоже обладают разными характеристиками. Недавняя разработка «Пента-820» применяется для обработки сухих и влажных бетонных изделиях. Средство идеально подходит для стенок в помещениях с повышенной влажностью воздуха (например, в подвалах). Некоторые виды продукции также используют для проведения объемной тщательной гидрофобизации. Эксплуатационный срок составов «Пента» достигает десяти лет. В среднем их расход – один литр на три-пять квадратных метров.
Вернуться к оглавлениюКак правильно подобрать раствор?
При выборе лучшего гидрофобизатора необходимо принимать во внимание его свойства и особенности материалов, которые вы планируете обрабатывать. Так, для газобетона применяют одни виды смесей, а для пенобетона – другие. Специалисты рекомендуют выбирать силикатные стройматериалы. Использование такой продукции позволяет:
- надежно защитить бетон пленкой;
- сохранить внешний вид бетонных изделий и конструкций;
- повысить водоотталкивающие свойства.
Заключение
Бетон – прочный стройматериал, который способен выдерживать сильные нагрузки, воздействие внешних факторов. Однако он подвергается воздействию жидкости, которая может привести к разрушению конструкций. Вода попадает в структуру зданий и бетонных изделий через множество пустот. После испарения жидкости на поверхности появляются пятна, что может испортить вид бетона. Чтобы повысились его гидрофобные свойства, необходимо применять специальные смеси.
Своевременная и качественная обработка изделий позволит защитить конструкции от негативного воздействия внешних факторов, способных повлечь за собой разрушение бетона. Пропитка должна быть правильно подобрана, согласно типу материала. Так, например, для обработки газобетонных блоков нужно пользоваться специальным гидрофобизатором.
Активирующая гидрофобная добавка для минпорошка в Волгограде (Минеральный порошок)
Цена: 80 000 ₽
за 1 т
Описание товара
Добавка Асфальтэк представляет собой смесь анионных ПАВ типа высших карбоновых кислот, являющихся производными насыщенных жирных кислот, а также битуминозных продуктов и модифицирующих компонентов.
Назначение:
– для производства активированного минерального порошка марки МП-1 из карбонатных пород.
Применение:
– активирующая гидрофобная добавка Асфальтэк в количестве 0,10-0,30% вводится непосредственно в линию производства активированного минерального порошка;
Физико-механические свойства:
внешний вид при температуре 20ºС
однородная масса от
темно- коричневого до черного
цвета без посторонних включений
температура текучести, ºC, не выше
– 50;
температура вспышки в открытом тигле, ºС, не ниже
– 150;
гидрофобность минерального порошка:
время, ч, не менее
– 24;
количество циклов (ускоренный метод), не менее
– 10;
класс опасности
– четвёртый;
плотность при температуре 20 °С, кг/м³
– 845-860.
Преимущества при использовании:
– отсутствует слеживаемость минерального порошка;
– асфальтобетон, изготовленный с применением активированного минерального порошка, имеет низкое водонасыщение, более морозостоек, трещиностоек и долговечен;
– снижается расход битума, оптимизируется время и температура приготовления асфальтобетонной смеси;
– улучшается адгезия битума к заполнителю, более эффективно происходит уплотнение асфальтобетона при устройстве дорожного покрытия;
– активирующая добавка Асфальтэк – пожаро-, взрыво-, безопасный продукт.
Упаковка: в металлические бочки вместимостью 200-250 дм³, а также в автоцистерны и битумовозы.
Гарантии изготовителя: гарантийный срок хранения добавки Асфальтэк – 1 год со дня изготовления. По истечении гарантийного срока хранения добавка может быть использована после предварительной проверки её качества на соответствие требованиям СТО.
Перевозка: добавка Асфальтэк является безопасным грузом и допустима к перевозкам
Товары, похожие на Активирующая гидрофобная добавка для минпорошка
какие добавки используют, процесс изготовления, области применения
Один из основных недостатков обычного цемента – высокая гигроскопичность, то есть способность поглощать пары из воздуха. В связи с этим гарантированный срок хранения цемента в соответствующих условиях, расфасованного в бумажные мешки, составляет не более 2 месяцев. Более длительное хранение приводит к слеживанию, образованию комков, а следовательно, потере рабочих свойств и снижению прочности готового бетонного элемента. Учитывая потребности заказчиков, производители предлагают гидрофобный цемент, который отличается от стандартного присутствием специальных гидрофобизирующих добавок. Продукт с такими присадками практически невосприимчив к атмосферной влаге. Хранить его можно в бумажных мешках не менее года без потери рабочих характеристик.
Процесс изготовления
От производства стандартного цемента процесс изготовления гидрофобного состава отличается единственной особенностью – добавлением гидрофобизирующего компонента в основной клинкер перед его измельчением.
Совместное измельчение портландцементного клинкера, водоотталкивающей присадки и гипса обеспечивает сохранение традиционных характеристик и приобретение новой – инертности к атмосферной влаге. Необходимое количество присадок определяется технологами цементных заводов и зависит от:
- тонкости помола клинкерной смеси;
- химико-минералогического состава сырья;
- вида добавки.
Принцип действия добавок состоит в образовании мономолекулярного воздушного слоя, который в дальнейшем защищает поверхность цементного зерна от воздействия влажной среды. Если количество гидрофобизирующих добавок будет недостаточным, то их эффективность будет низкой. При слишком высокой концентрации присадки будут слишком активно взаимодействовать с воздухом, что приведет к снижению прочности затвердевшего продукта.
Гидрофобизации подвергаются обычные портландцементы марок М400, М500, М600, а также специализированные марки. Технология приготовления строительных смесей и растворов на основе гидрофобного цемента такая же, как и на базе обычного вяжущего, и такое же время перемешивания в бетономешалке – 1,5-2 минут. Увеличение этого периода приведет к повышению количества вовлеченного воздуха и может стать причиной снижения прочности конечного продукта.
Особенности гидрофобного портландцемента
Основные свойства гидрофобизированного вяжущего:
- пониженная гигроскопичность и капиллярный подсос при хранении и транспортировке в неблагоприятных условиях;
- способность придавать пластичным строительным смесям повышенную удобоукладываемость;
- способность сообщать отвердевшим продуктам повышенные водонепроницаемость и морозостойкость;
- снижение скорости испарения воды в условиях низкой влажности, что упрощает уход за бетоном и обеспечивает его повышенную прочность.
Гидрофобные цементы при хранении во влажных условиях в течение 3-6 месяцев увеличиваются в объеме не более чем на 3,5 %, в то время как обычное вяжущее – до 14 %. Они способны противостоять впитыванию воды в течение 5 минут, в то время как обычное вяжущее начинает впитывать воду практически сразу же. Особенно сильно повышается инертность к воздушным парам у пуццолановых и шлакопортландцементов при гидрофобизации мылонафтом или олеиновыми кислотами.
Специалисты особо отмечают, что при хранении гидрофобные цементы не только не слеживаются, но и повышают свою активность.
Еще одна особенность материала – замедленное твердение в первые сутки.
Период набора марочной прочности такой же, как и у традиционного материала, – 28 суток.
Гидрофобизирующие добавки
В качестве гидрофобизаторов применяют:
- мылонафт;
- асидол-мылонафт;
- олеиновую кислоту или окисленный петролатум;
- различные кислоты синтетического происхождения.
Добавки составляют не менее 0,3 % от общей массы. Современные технологии производства и применения гидрофобных добавок позволяют избавиться от нежелательных последствий, которые вызывает их использование – усиленного образования пыли при помоле сырьевой смеси и повышенного воздухововлечения при изготовлении цементных растворов и смесей.
Области применения
Гидрофобные цементы используются в областях, в которых необходимы водонепроницаемость и высокая марка морозостойкости конечного продукта.
Они незаменимы в следующих случаях:
- Необходимость длительного хранения и транспортировки цемента, особенно речным и морским транспортом.
- Изготовление растворов для наружной декоративной отделки зданий, гидроизоляционных штукатурных составов. Гидрофобные цементы применяют для оштукатуривания зданий при высокой опасности появления высолов на стенах.
- Производство бетонов, используемых в дорожном строительстве, для устройства аэродромных покрытий.
- Изготовление гидротехнических бетонных смесей, которые планируется доставлять к месту укладки бетононасосами.
Рекомендации по применению
Гидрофобный цемент имеет повышенные тонкость помола и сыпучесть. Поэтому желательно доставлять цементный продукт к месту назначения в таре, особенно в ситуациях, когда разгрузочные работы осуществляются в помещениях ручным способом.
Гидрофобизация не изменяет основные характеристики портландцемента, характер его твердения, конечные свойства готового продукта. Поэтому необходимо, чтобы состав исходной сырьевой смеси и модифицирующие добавки соответствовали требованиям стандартов и проектной документации на объект.
Гидрофобная полимерная добавка для стабилизации агрегатов на дорогах местного самоуправления
https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06.004Получить права и контентАннотация
В Австралии дорожная сеть обширна и состоит в основном из несвязанных сыпучий материал перекрывается тонким слоем асфальта. В условиях незаконного оборота и неблагоприятных экологических условий дороги могут быстро выйти из строя. Таким образом, существует необходимость в ремонте дорог из гранулированного материала путем вторичной переработки на месте для достижения целей устойчивого развития, заключающихся в повторном использовании материалов и сокращении выбросов парниковых газов за счет минимизации транспортировки материалов.Битум в форме холодной эмульсии или вспененного битума использовался для этой цели довольно успешно, но бывают ситуации, когда это слишком дорого для дорожных властей, учитывая характер дороги, или битум может не подходить, если в материале дорожного покрытия присутствует пластиковая мелочь. Условия окружающей среды, такие как плохой дренаж преимущественно плоской земли, также могут побуждать местные органы власти искать альтернативные методы лечения. Гидрофобные сухие порошковые полимеры (DPP), смешанные с известью, могут быстро обеспечить улучшенное основание дороги при относительно низких затратах.К сожалению, литература по полимерным добавкам в агрегатах весьма ограничена, поэтому исследования начались с помощью местных правительственных агентств в Аделаиде, Южная Австралия. В этой статье представлены полевые испытания и лабораторные исследования сравнительных технических свойств обработанных и необработанных заполнителей после дорожных испытаний. Испытания включали в себя гидравлическую проводимость, испытания капиллярного подъема в большой колонке и испытание трехосным повторным нагружением. В ближайшие годы эксплуатация участков дороги будет контролироваться посредством тестирования дефлектографа La Croix.
Ключевые слова
Сухой порошковый полимер
Модуль упругости
остаточная деформация
Дефлектограф La Croix
Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)
© 2016 Автор (ы). Опубликовано Elsevier Ltd.
Рекомендуемые статьи
Цитирующие статьи
Влияние гидрофобных и гидрофильных добавок на золь-гель переход и поведение малеата тимолола из гидрогеля на основе поликапролактона
Colloid Polym Sci.Авторская рукопись; доступно в PMC 1 сентября 2011 г.
Опубликован в окончательной редакции как:
PMCID: PMC3164763
NIHMSID: NIHMS318660
Отдел фармацевтических наук, Школа фармацевтики, Университет Миссури-Канзас-Сити, 2464 Charlotte Street, Канзас-Сити, Миссури, 64108-2718, США
Автор, отвечающий за переписку. См. Другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.Abstract
Целью данной работы было выявить влияние гидрофильных и гидрофобных полимерных добавок на золь-гель переход и профиль высвобождения малеата тимолола (TM) из поли (этиленгликоля) –поли (ε-капролактон) – поли ( термочувствительный гидрогель на основе этиленгликоля (ПЭГ – ПКЛ – ПЭГ).Поликапролактон (гидрофобная добавка) и поливиниловый спирт (PVA) (гидрофильная добавка) снижали критическую концентрацию геля трехблочного полимера PEG – PCL – PEG. Влияние ПКЛ на золь-гель переход было более выраженным, чем ПВС. Однако при использовании PCL статистически значимой разницы в профиле высвобождения не наблюдалось. Эффект ПВС на профиль высвобождения был более выраженным, что снизило совокупное процентное высвобождение ТМ с 86,4 ± 0,8% до 73,7 ± 1,8% за 316 часов. Кроме того, цитотоксичность гидрогеля также исследовали с использованием клеток первичной культуры эпителия роговицы кролика.Не наблюдалось значительной цитотоксичности гидрогеля отдельно или в присутствии добавок. Таким образом, стратегия полимерных добавок служит ценным инструментом для оптимизации кинетики высвобождения ТМ из матрицы гидрогеля PEG – PCL – PEG.
Ключевые слова: Гидрогель, золь-гель переход, высвобождение лекарства, полимерная добавка
Введение
Гидрогель, состоящий из биоразлагаемых полимеров, таких как полилактид (PLA), сополимер dl-лактид-гликолид (PLGA) или поликапролактон (PCL) имеет широкое применение в области доставки лекарств благодаря превосходной биосовместимости этих полимеров с живыми тканями [1–3].Эти системы обеспечивают контролируемое высвобождение лекарственного средства посредством диффузии, а также механизмов деградации [4–6]. В нескольких статьях сообщалось о разработке термообратимых гидрогелей, состоящих из полиэтиленгликоля (PEG) в качестве гидрофильного блока и PLA, PLGA или PCL в качестве гидрофобного блока [7–14].
PCL – это биоразлагаемый и биосовместимый полимер, одобренный FDA для применения в системах доставки лекарств и медицинских устройствах [15, 16]. В недавних исследованиях изучалось применение гидрогелей на основе PCL в составах с замедленным высвобождением [3, 17–20].Триблок-полимер на основе ПКЛ, т.е. поли (этиленгликоль) –поли (ε-капролактон) –поли (этиленгликоль) (ПЭГ – ПКЛ – ПЭГ), остается в состоянии раствора при комнатной температуре (25 ° C) и образует прозрачный гель. при температуре тела (37 ° С). Это изменение физического состояния происходит быстро и обратимо, что делает термочувствительный гидрогель привлекательным средством доставки лекарств [21]. Это уникальное термообратимое свойство может быть использовано для длительной доставки малеата тимолола (TM) при лечении глазной гипертензии или глаукомы.
В настоящее время единственный неинвазивный способ лечения глаукомы требует приема один или два раза в день. Гидрогелевый состав TM на основе PCL может исключить ежедневное дозирование, тем самым улучшая терапию и комплаентность пациента. Местные бета-адреноблокаторы, особенно ТМ, являются одним из основных препаратов для лечения глаукомы и глазной гипертензии из-за их превосходной эффективности в снижении внутриглазного давления. TM является селективным β-адреноблокатором и широко показан при лечении глаукомы [22–24].Обычно высвобождение лекарственного средства из гидрогеля изначально зависит от диффузии. В более поздние моменты времени это зависит от комбинации механизмов диффузии и деградации [4]. Высвобождение лекарства из гидрогеля PEG – PCL – PEG зависит в первую очередь от механизма диффузии из-за чрезвычайно медленной скорости разложения PCL. Он также имеет ограничение на выброс из-за пористой матрицы. Такое начальное взрывное высвобождение может обеспечить высокие уровни лекарства, вызывая системную и местную токсичность [25, 26]. В попытках добиться замедленного высвобождения и более низкого импульсного высвобождения TM из гидрогеля мы использовали новую стратегию полимерных добавок.
Более ранние исследования были сосредоточены на синтезе и высвобождении гидрофильных и гидрофобных модельных лекарств из термочувствительного гидрогеля PEG – PCL – PEG [27]. Однако было замечено, что применение гидрогелей в терапевтических целях ограничено выбросом из-за пористой структуры и процессов фронтальной диффузии. Итак, в этом исследовании мы оценили влияние гидрофильных и гидрофобных полимерных добавок на переход золь-гель и высвобождение лекарства из гидрогеля. Матрица гидрогеля пористая по своей природе, и молекулы ТМ могут диффундировать через поры полимерных цепей.Полимерные добавки могут легко помещаться в пространствах гидрогелевой матрицы и изменять скорость высвобождения лекарственного средства.
PCL был выбран как гидрофобный и поливиниловый спирт (PVA) как гидрофильная добавка. Эти добавки уже одобрены FDA для применения у человека [15]. Обоснование выбора PCL и PVA в качестве добавок зависит от их молекулярных свойств, обеспечивающих лучшую упаковку матрицы гидрогеля за счет внутри- и межмолекулярных взаимодействий между трехблочными полимерными цепями.
Следовательно, целью данного исследования было выявить влияние полимерных добавок с гидрофильными и гидрофобными свойствами на гелеобразование и профили высвобождения ТМ из трехблочного полимера на основе PCL. Кроме того, было исследовано влияние таких параметров, как загрузка лекарственного средства и молекулярная масса полимера на профиль высвобождения TM.
Материалы и методы
Материалы
Малеат тимолола, монометоксиполи (этиленгликоль) (Mw = 550 и 750), ε-капролактон, октоат двухвалентного олова, поливиниловый спирт и поликапролактондиол (PCL) были получены от химической компании Sigma ( Санкт-ПетербургЛуис, Миссури). Гексаметилендиизоцианат (HMDI) получали от Acros Organics (Моррис Плейнс, Нью-Джерси). Все химические вещества использовались без дополнительной очистки.
Методы
Синтез трехблочного полимера PEG – PCL – PEG
PEG – PCL Диблочный полимер был синтезирован полимеризацией с раскрытием цикла ε-капролактона с использованием монометоксиполи (этиленгликоля) (mPEG) 750 или 550 в качестве инициатора и олова. октоат в качестве катализатора. Диблочный полимер был дополнительно связан с использованием HMDI в качестве связующего агента для синтеза триблочного полимера PEG – PCL – PEG.Полученный полимер очищали растворением в метиленхлориде с последующим осаждением из диэтилового эфира.
Вкратце, синтез ПЭГ – ПКЛ – ПЭГ () проводили следующим образом: перед сополимеризацией мПЭГ сушили в вакууме в течение 3 ч. Затем к реакционной смеси добавляли рассчитанное количество мПЭГ (0,01 моль), ε-капролактона (0,1 моль) и октоата олова (0,5 мас.%). Реакцию проводили в течение 24 ч при 130 ° C. Затем продолжали связывание диблочного полимера путем добавления HMDI (0.01 моль) и реакцию продолжали в течение 6 ч при 60 ° C. Конечный продукт растворяли в 20 мл хлористого метилена и очищали фракционным осаждением петролейным эфиром. Очищенный полимерный продукт сушили в вакууме в течение 48 ч для удаления остаточного растворителя.
Схема синтеза ПЭГ – ПКЛ – ПЭГ
Характеристика полимерного материала
ЯМР
1 H ЯМР-спектроскопия была проведена для характеристики состава полимера.Спектры записывали растворением полимерного материала в CDCl 3 и последующим анализом протонных ЯМР-спектров, записанных с помощью прибора для ЯМР Varian-400.
Анализ гель-проникающей хроматографии
Анализ гель-проникающей хроматографии (GPC) выполняли с помощью детектора показателя преломления (Waters 410) для определения молекулярной массы и ее распределения. Полимерный материал (2 мг / мл) растворяли в тетрагидрофуране (THF). Анализ выполняли с ТГФ в качестве элюирующего растворителя при скорости потока 1 мл / мин с использованием колонки Styragel HR-3, поддерживаемой при 35 ° C.Полистиролы с узким молекулярно-массовым распределением использовали в качестве стандартов для анализа ГПХ.
Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье
Спектры инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) регистрировали с помощью инфракрасного спектрофотометра Nicolet-100 с разрешением 4 с -1 . Полимер растворяли в хлористом метилене и отливали на пластинах из KBr.
Характеристика термочувствительного геля
Золь-гель переход
Исследования золь-гель переходов проводились методом инверсии пробирки.Сначала полимер солюбилизировали в PBS путем хранения в течение ночи при 4 ° C. Затем 0,5 мл раствора полимера в пробирке на 4 мл помещали в водяную баню и температуру повышали с 20 до 60 ° C с шагом 1 ° C на каждом этапе. Визуально гелеобразование характеризовали переворачиванием пробирки. Физическое состояние потока характеризовалось как фаза золя, тогда как состояние отсутствия потока характеризовалось как фаза геля. Аналогичные исследования были выполнены с введением PCL или PVA (5 мас.%) В качестве добавки к матрице гидрогеля.Вязкость одного гидрогеля и в присутствии добавок определяли с помощью конического и пластинчатого вискозиметра при 750 об / мин и 37 ° C.
Сканирующая электронная микроскопия
Водным полимерным растворам только PCEC II и с добавками давали возможность загустевать при 37 ° C, а затем лиофилизировали в течение 48 часов. На лиофилизированные гидрогели напыляли золото / палладий при 0,6 кВ. Образцы исследовали на электронном микроскопе FEG ESEM XL 30.
Выпуск in vitro
TM, растворенный в водном растворе трехблочного полимера PEG – PCL – PEG (0.4 мл) вводили во флакон объемом 10 мл с внутренним диаметром 12 мм. Флаконы хранили в шейкере при 37 ° C с частотой 30 оборотов в минуту. Полимерному раствору давали возможность загустевать в течение 2 мин. Затем добавляли 5 мл среды для высвобождения, содержащей фосфатный буфер (pH 7,4) и азид натрия (0,02 мас.%), Чтобы предотвратить микробное загрязнение во время исследования высвобождения. Всю среду высвобождения заменяли свежим буфером через заданные интервалы, чтобы имитировать условия поглощения. Образцы хранили при -20 ° C до дальнейшего анализа.Образцы высвобождения анализировали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии на колонке phenomex C 18 при скорости потока 1 мл / мин. Подвижная фаза состояла из 20 мМ фосфатного буфера с pH, доведенным до 2,5. Анализируемое вещество измеряли при 294 нм. Все эксперименты проводились в трех повторностях.
Влияние молекулярной массы
мПЭГ двух различных молекулярных масс, т.е. мПЭГ 550 и 750, использовали для определения влияния молекулярной массы на кинетику высвобождения ТМ из гелевой матрицы.Исследование высвобождения проводили с 25 мас.% Гидрогеля при 1,0 мас.% Загрузки лекарственного средства.
Влияние нагрузки лекарством
Влияние нагрузки лекарством на характер высвобождения оценивали с двумя различными концентрациями TM (0,5 и 1 мас.%) В 25 мас.% Гидрогеле. Для исследования высвобождения использовали метод, описанный ранее.
Влияние ПВС в качестве добавки
ПВС (Mw = 30,000–70,000) использовался в качестве гидрофильной добавки для регулирования скорости высвобождения ТМ. Он вводился вместе с лекарством и полимером во время приготовления гидрогеля.Введение ПВС в концентрации до 5 мас.% В матрицу гидрогеля сохранило обратимый золь-гель переход. Следовательно, оптимальная концентрация (5 мас.%) Добавки была включена в 20 мас.% Гидрогеля с 1% -ной загрузкой лекарственного средства.
Влияние PCL в качестве добавки
PCL с низкой молекулярной массой (Mw = 550) использовали в качестве гидрофобной добавки. PCL был выбран для изучения роли гидрофобных взаимодействий. Чтобы сравнить влияние гидрофобных и гидрофильных добавок на золь-гель переход и профиль высвобождения ТМ, аналогичные методы, использованные для ПВС, были использованы для исследования приготовления и высвобождения гидрогеля.
Механизмы высвобождения лекарства
Параметры высвобождения лекарства были рассчитаны тремя различными методами с использованием уравнений первого порядка, Хигучи и Корсмейера. Данные о выбросах были включены в уравнения модели, чтобы определить механизм выброса.
Уравнение первого порядка:
M t представляет совокупное количество лекарственного средства, высвобожденного за время t , k – константа скорости высвобождения, полученная путем построения графика зависимости Ln M t от времени.
Уравнение Хигучи:
K H обозначает константу скорости высвобождения Хигучи, полученную путем построения графика зависимости кумулятивного процента высвобожденного лекарственного средства от квадратного корня из времени.
Уравнение Корсмейера – Пеппаса:
M t и M ∞ представляют совокупное количество лекарственного средства, высвобожденного в момент времени t и в состоянии равновесия, соответственно. Константа k – кинетическая константа, а n – показатель степени высвобождения, указывающий на механизм высвобождения лекарства.Значения n <0,5 указывают на фикковский (идеальный) механизм диффузии, а значения 0,5 < n <1,0 указывают на нефикиовскую диффузию. Когда значение n больше 1,0, это соответствует случаю II кинетики переноса или высвобождения нулевого порядка. Данные о высвобождении лекарства используются для получения показателя высвобождения для M t / M ∞≤0,6.
Исследования цитотоксичности
Исследования жизнеспособности клеток проводились с использованием анализов MTS, в которых использовалось новое соединение тетразолия, 3- (4,5-диметилтиазол-2-ил) -5- (3-карбоксиметоксифенил) -2- (4-сульфофенил) – 2H-тетразолий (MTS) был восстановлен живыми клетками до окрашенного формазанового продукта.Клетки культуры первичного эпителия роговицы кролика (rPCEC) выращивали в культуральной среде, содержащей MEM, 10% FBS, HEPES, бикарбонат натрия, пенициллин и сульфат стрептомицина. Клетки поддерживали в увлажненной атмосфере с 5% CO 2 при 37 ° C, а затем субкультивировали и высевали в 96-луночные культуральные планшеты с плотностью 10 000 клеток / лунку. После 24 ч инкубации добавляли только свежую среду, содержащую гидрогели с различными концентрациями в диапазоне от 0,5 до 20 мг / мл и с 5 мас.% (ПВС или ПКЛ) полимерные добавки. Тритон Х-100 (0,1%) использовали в качестве положительного контроля, тогда как холостой пробы (без обработки) считали отрицательным контролем. После 24 часов инкубации 100 мкл бессывороточной среды, содержащей 20 мкл раствора MTS, добавляли в 96-луночные планшеты и инкубировали при 37 ° C и 5% CO 2 в течение 4 часов. После инкубации оптическую плотность каждой лунки измеряли при 450 нм с помощью планшет-ридера для ELISA. Абсорбция была прямо пропорциональна жизнеспособности клеток, которую рассчитывали по следующему уравнению.
% жизнеспособности клеток = (Поглощение образца) – (Поглощение отрицательного контроля) * 100 (Поглощение положительного контроля) – (Поглощение отрицательного контроля)
Статистический анализ
Все эксперименты по высвобождению проводили в трех повторностях. и результаты были представлены как среднее ± стандартное отклонение. Статистический анализ влияния добавок, молекулярной массы и нагрузки лекарственного средства на скорость высвобождения сравнивали с помощью однофакторного дисперсионного анализа. Статистический пакет для версии 11 социальных наук использовался для сравнения среднего значения каждой группы.Уровень p <0,05 считался статистически значимым во всех случаях.
Результат и обсуждение
Синтез и характеристика ПЭГ-ПКЛ-ПЭГ
ПЭГ-ПКЛ-ПЭГ был синтезирован реакцией полимеризации с раскрытием цикла с использованием октоата двухвалентного олова в качестве катализатора. Спектры ЯМР 1 H () показывают два основных пика при 3,60 (- O Ch3Ch3 -) и 4,06 (–O Ch3 Ch3Ch3Ch3Ch3CO–), которые соответствуют mPEG и PCL, соответственно, подтверждают образование триблочный полимер.Анализ гель-проникающей хроматографии () также указывает на узкую полидисперсность между 1,41 и 1,47 () и молекулярную массу между 5000 и 7000. FTIR-спектр () указывает на появление полосы поглощения при 1526 см -1 , характерной для группы -NH, и при 1732 см -1 , характерной для группы C = O, подтверждает образование триблочного полимера. Отсутствие полосы поглощения при 2,270–2,285 см –1 из-за растяжения −NCO подтверждает полное конъюгацию HMDI.
1 Спектры H-ЯМР сополимера PECE в CDCl 3
Гель-проникающая хроматограмма PCEC II
FTIR-спектр PEG – PCL – PEG
Таблица 1
Молекулярная масса распределение
| Полимер | Общий Mn (теоретический) | Mn | Mw | Полидисперсность |
|---|---|---|---|---|
PEG 750 –PCL 3750| PEG 750 –PCL 3750 | –,250 –90PEG | 6,754 | 1.47 | |
| PEG 550 –PCL 2420 –PEG 550 | 3,500 | 3,995 | 5,640 | 1,41 |
Исследования перехода золь-гель в гель
показали, что исследования перехода золь-гель в гель
ПЭГ 550 – PCL 2420 –PEG 550 (PCEC I) имеет критическую концентрацию гелеобразования (CGC) 20 мас.%, Тогда как PEG 750 –PCL 3750 –PEG 750 (PCEC II) имеет CGC 25 мас.%. Такое различие в CGC может быть связано с различием в соотношении гидрофильность-гидрофобность между двумя полимерами. Это наблюдение согласуется с выводами других исследователей [21]. В этом исследовании мы оценили роль как гидрофильных, так и гидрофобных полимерных добавок в исследованиях золь-гель-перехода. Добавление PVA и PCL увеличивало вязкость гидрогеля и улучшало эффективность гелеобразования, возможно, за счет лучшей упаковки гелевой матрицы. Мы наблюдали, что вязкость 25 мас.% Гидрогеля PCEC II составлял 0,51 ± 0,03 пуаз, тогда как включение 5 мас.% PCL и PVA в 20 мас.% PCEC II увеличивало вязкость гидрогелей до 0,83 ± 0,02 и 2,59 ± 0,04 пуаз соответственно. Как показано на фиг.3, как гидрофильные, так и гидрофобные добавки снизили CGC PCEC II. Добавление PVA () в PCEC II снизило CGC с 25 до 22 мас.%. Предыдущие исследования показали, что включение PEG в гидрогель на основе PCL снижает CGC [27]. Однако добавление PCL () снизило CGC до 18 мас.%. Мы наблюдали более выраженное влияние PCL на переход золь-гель по сравнению с PVA на PCEC II, поскольку PCL является гидрофобным полимером и способствует лучшей агрегации мицелл для образования геля. Однако добавление PVA или PCL в PCEC I не привело к значительному изменению явления золь-гель перехода. PCEC I был относительно более гидрофобным гелем из-за более низкой молекулярной массы блока PEG по сравнению с PCEC II и имел более высокую тенденцию к мицеллярной агрегации. Таким образом, введение добавок не привело к дальнейшему изменению гидрофобной агрегации, которая является основным механизмом, ответственным за переход золь-гель.
Фазовая диаграмма перехода золь – гель. – водные растворы только трехблок-сополимера PCEC II и с 5 мас.% ПВС; b Водные растворы триблок-сополимера PCEC II отдельно и с 5 мас.% PCL
На изображениях показано, что добавки также снижают прозрачность геля, что подтверждает образование более плотной гелевой матрицы. показывает сканирующую электронную микроскопию (SEM) PCEC II отдельно и с PCL или PVA в качестве добавок. представляет собой пористую матрицу одного гидрогеля при 37 ° C.Добавление ПВС обеспечивало меньшую морфологию пористой поверхности (), чем только PCEC II. Мы предполагаем, что высокомолекулярный ПВС равномерно покрывает пористую матрицу гидрогеля и тем самым может уменьшить диффузию молекул лекарства из матрицы гидрогеля. Однако добавление PCL способствовало агрегации полимерных цепей при 37 ° C, но не изменяло пористость матрицы гидрогеля () из-за ее низкой молекулярной массы.
Фотография PCEC II при 25 ° C a отдельно, b с 5 вес.% PVA и c с 5 мас.% PCL и при 37 ° C d только , e с 5 мас.% PVA и f с 5 мас.% PCL
SEM PCEC II a только , b с 5 мас.% PCL, c с 5 мас.% PVA
Исследования высвобождения in vitro
Мы исследовали влияние различных параметров, таких как молекулярная масса, загрузка лекарственного средства, концентрация гидрогеля и полимерные добавки на профиле высвобождения ТМ образуют матрицу гидрогеля.
Влияние молекулярной массы
Высвобождение TM из гидрогелевой матрицы зависело от молекулярной массы полимера ( p <0,05), как показано на. Скорость высвобождения TM была ниже с PCEC II (Mw = 5250), чем с PCEC I (Mw = 3500). Например, в первые 48 часов кумулятивное процентное высвобождение лекарственного средства из PCEC I составило 78,0 ± 2,8%, тогда как в PCEC II оно составило 41,3 ± 2,3%. Причина такого поведения может быть связана с более высокой молекулярной массой PCEC II с относительно большей длиной блока PCL, что могло ограничивать проникновение молекул воды через полимерную матрицу.Следовательно, более медленная гидратация геля приводила к снижению коэффициента диффузии лекарственного средства через матрицу гидрогеля. Эти результаты предполагают, что на скорость высвобождения ТМ могли влиять два основных фактора, то есть гидрофильный / гидрофобный баланс и общая молекулярная масса полимера. TM (p K a 9,2) существует преимущественно в ионизированном виде при pH 7,4. Мы наблюдали, что добавление PVA или PCL не изменяло pH (7,4) водного полимерного раствора, а pH среды высвобождения был постоянным из-за чрезвычайно медленной деградации PCL.
Влияние загрузки лекарственного средства и концентрации гидрогеля
предполагает, что не наблюдалось статистически значимой разницы в скорости высвобождения ТМ при двух различных концентрациях, т.е. от 0,5 до 1,0 мас.% В 25 мас.% Гидрогеле PCEC II, из-за более высокого содержания воды растворимость ТМ. В других исследованиях также сообщалось о незначительном изменении скорости высвобождения гидрофильных молекул при более высоком содержании лекарственного средства в гидрогеле [5, 28]. Сообщалось, что физико-химические свойства активного лекарства, такие как заряд, гидрофильность и размер молекулы, также влияют на скорость высвобождения [29–31].Гидрофильные молекулы лекарственного средства имеют тенденцию разделяться в PEG-домене гидрогеля, тогда как гидрофобные молекулы лекарственного средства разделяются на ядро PCL. Следовательно, TM диспергируется в домене PEG и легко диффундирует в среде высвобождения независимо от нагрузки лекарственным средством.
Концентрация гидрогеля играет важную роль в высвобождении ТМ. Высвобождение ТМ из 25 мас.% Полимера происходит медленнее, чем 20 мас.% Из-за объемного эффекта геля (данные не показаны). Поскольку 25 мас.% Гидрогеля образует плотную матрицу, 20 мас.% Было выбрано для включения различных полимерных добавок, чтобы наблюдать влияние полимерных добавок на процесс диффузии.
Влияние поливинилового спирта в качестве добавки
ПВС – длинноцепочечный синтетический полимер, включаемый в офтальмологические составы в качестве добавки. Он действует как смачивающий агент и снижает поверхностное и межфазное натяжение [32]. Кроме того, добавление ПВС выгодно из-за его биосовместимости с тканями глаза. Добавление ПВС может уменьшить выброс высвобождения, способствуя гидрофобной агрегации полимерных цепей в гелевой матрице. Поэтому в качестве добавки мы выбрали ПВА. показывает, что высвобождение TM было изменено PVA ( p <0.05). Включение ПВС в матрицу гидрогеля снизило высвобождение ТМ с 86,4 ± 0,8% до 73,7 ± 1,8% за 316 часов. Более того, было замечено, что выброс в первые 24 часа значительно снизился до 22,3 ± 1,9% с 44,9 ± 0,4% в присутствии ПВС. Также оценивалось влияние различного процентного содержания ПВС на профиль высвобождения ТМ. В случае 1 мас.% ПВС не было замечено каких-либо существенных различий в профиле высвобождения (данные не показаны). Однако, как показано на фиг., Мас.% ПВС приводил к значительному снижению скорости высвобождения лекарственного средства из гидрогеля в начальной фазе.Более медленное высвобождение лекарственного средства из гидрогеля с добавлением 5 мас.% ПВС можно объяснить ограниченной диффузией ТМ через менее пористую матрицу гидрогеля. Мы предполагаем, что ПВС, являясь гидрофильным полимером, имеет тенденцию локализоваться в гидрофильном блоке гидрогеля, в котором диспергировано большинство молекул ТМ. Более высокий процент ПВС способствует мицеллярной агрегации из-за присутствия полярных гидроксильных групп. Этот механизм агрегации также оценивался ранее. Исследование показало, что ПВС в качестве добавки способствует гелеобразованию гидрогеля на основе метилцеллюлозы.Это исследование показало, что ПВС является соколютом, который преобладал над псевдоповерхностным эффектом других добавок [33]. Таким образом, в этом исследовании длинноцепочечные молекулы ПВС успешно модулировали профиль высвобождения лекарственного средства.
Действие поликапролактона в качестве добавки
Высвобождение ТМ из гидрогеля зависит от процессов, опосредованных диффузией и распадом. Однако деградация гидрогеля на основе PCL происходит чрезвычайно медленно [34]. Чтобы модулировать опосредованное диффузией высвобождение с помощью гидрофобной добавки, в матрицу гидрогеля был включен низкомолекулярный PCL (Mw = 550).В этом исследовании сначала мы попытались включить высокомолекулярный PCL, но из-за большей гидрофобности он не растворился в полимерной матрице гидрогеля. Поэтому мы использовали низкомолекулярный PCL, который легко растворяется в растворе гидрогеля. Для выяснения роли PCL и сравнения профиля высвобождения TM с гидрогелем, добавленным PVA, в качестве добавки для исследования высвобождения было выбрано 5 мас.% PCL. Как показано на, на скорость высвобождения не повлияло добавление PCL, и не наблюдали статистически значимой разницы с 5 мас.% PCL. Мы предполагаем, что PCL, будучи гидрофобным полимером, имеет тенденцию к разделению с гидрофобным блоком гидрогеля. Однако, как мы обсуждали ранее, большинство TM диспергируется в гидрофильном блоке, добавление PCL существенно не модулирует профиль высвобождения лекарственного средства. Другие попытки растворения более высокого процента PCL остаются безуспешными из-за чрезмерных гидрофобных взаимодействий.
Кинетика высвобождения лекарства
Высвобождение лекарства из гидрогеля обычно следует за диффузией / распадом или за их комбинацией [4].Анализ кинетики высвобождения лекарственного средства, как показано в, хорошо коррелировал с моделями Хигучи и Корсмейера. Это наблюдение предполагает, что высвобождение лекарственного средства зависит в первую очередь от диффузии из матрицы гидрогеля, а не от процесса объемной эрозии полимера (первый порядок). Кроме того, анализ первых 60% данных о высвобождении в соответствии с моделью Корсмейера показал, что добавление полимерных добавок (ПВС или ПКЛ) может значительно снизить константу скорости высвобождения. Однако влияние ПВС на кинетику высвобождения было более выраженным, чем влияние ПКЛ.В одном гидрогеле значение K KP было 3,03, тогда как для PVA было обнаружено, что K KP составляет 1,368, а для PCL – 2,455. Показатель диффузии 0,685 < n <0,869 предполагает аномальный механизм диффузии для всех матриц.
Таблица 2
Кинетические параметры
| Полимер | Первый заказ | Higuchi | Korsmeyer – Peppas | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| k o (h −1 ) | r 2 | k H (h −1/2 ) | r 2 | K KP (h – n ) | n | |||||
| PCCE-I | 0.298 | 0,0046 ± 0,0002 | 0,702 | 4,433 ± 0,107 | 0,923 | 7,889 ± 0,578 | 0,685 | |||
| PCEC II | 0,425 | 0,0071 ± 0 | 3,033 ± 0,108 | 0,819 | ||||||
| PCEC II + PCL | 0,428 | 0,0078 ± 0,0001 | 0,933 | 5,382 ± 0,185 | 0,933 | 90.869 | ||||
| PCEC II + PVA | 0,560 | 0,0092 ± 0,0002 | 0,961 | 4,811 ± 0,195 | 0,995 | 1,368 ± 0,184 | 0,852 | 0,852 | PCEC II сам по себе и в присутствии 5% добавок не токсичен для клеток rPCEC. предположили, что цитотоксичность гидрогеля зависит от концентрации. Однако при низких концентрациях не наблюдалось статистически значимого отличия от контроля.Исследования жизнеспособности клеток показывают, что гидрогели на основе поликапролактона сами по себе и с полимерными добавками являются биосовместимыми с эпителиальными клетками роговицы. Аналогичные результаты были получены с эпителиальными клетками хрусталика человека [35].||