Desicote/Teddol

[Reinhard]

Hallo Freunde,

eine schwierige Hürde beim Einstieg in die (Ultra-)Mikrochemie ist das Verhalten von kleinsten Flüssigkeitsmengen in Kapillargefäßen, also z.B. beim Einbringen von Flüssigkeiten in Kapillaren (z.B. "microcones") mithilfe von Kapillarpipetten.
Die Altvorderen dieser Verfahren (Benedetti-Pichler, Alimarin, El-Badry usw.) setzten zur Lösung des Problems Mittel wie "Desicote" oder "Teddol" ein, also Antibenetzungsmittel (?) auf der Basis von Silanen, die das "Hochkriechen" der Flüssigkeit zwischen Pipette und Kapillarwand zumindest einschränken.
Meine Frage an die Fachleute:
Welche Mittel könnte man heutzutage dafür einsetzen? Silane werden, glaube ich, noch im Rahmen der Gaschromatographie eingesetzt.
Wie heißen diese Substanzen heute und kann man sie problemlos bekommen?

viele Grüße
Reinhard

[JB]

Hallo Reinhard,

Sie haben zwei Moeglichkeiten:

A) Aufbringen eines Filmes von hydrophoben Silanen (reversibel; ueber Zeit verschwindet der Film wieder)
B) Kovalente Bindung von hydrophoben Silanen an die Glasoberflaeche (dabei arbeitet man in wasserfreien organischen Loesungsmitteln oder in der Gasphase)

zu A) Solche Silane sind in regenabweisenden Oberflaechenbehandlungen zu finden. Das Originalprodukt ist "Rain X", es gibt aber zahlreiche Nacharmerprodukte.
zu B) Das sind sehr reaktive Chemikalien, da kommt man nicht so einfach ran. Online vielleicht, es gibt solche auch fuer Autoscheiben, aber die sind wahrscheinlich nicht fuer Endverbraucher gedacht. Ich habe schon Hexamethyldisilazane in Gasphase benutzt um Objekttraeger zu hydrophobisieren, aber das eignet sich nicht fuer Endverbraucher (auserdem weiss ich nicht, ob es so einfach ins Innere der Kapillaren kommt).

Beste Gruesse,

Jon

[Reinhard]

Hallo Jon,

danke für die Informationen;
dann werde ich mal auf die Suche nach Rain-X gehen.
Die oben genannten "Altvorderen" haben auch nur eine Flüssigkeit in die Gefäße gebracht, diese dann wieder entleert und einige Zeit bei höheren Temperaturen im Trockenschrank getrocknet.
Sind evtl. dünnflüssige Silikonöle auch geeignet; d.h. bestehen diese letztlich auch aus geeigneten Silanen?

viele Grüße
Reinhard

[Thomas M]

Hallo Reinhard,

Gibt es in Deinen Unterlagen vielleicht irgendwelche  Hinweise, die es erlauben würde die Stoffgruppe Silan weiter einzugrenzen?

Silan ist ein ziemlich weiter Begriff unter dem verschiedene Gruppen von Siliziumverbindungen erscheinen können (beispielsweise Silizium an dem Wasserstoff-, Alkyl-, Chlor-, Alkoxy- oder Acetoxygruppen sitzen können). Zusätzlich können weitere funktionelle Gruppen im Silanmoleküle enthalten sein wie zum Beispiel Amin-, Vinyl-, Mercaptanogruppen oder andere. Silane sind meistens niedermolekulare Verbindungen. Hergestellt werden sie von großen Firmen, zum Beispiel Evonik, Wacker oder Dow Corning, um nur drei zu nennen. Ich würde mich allerdings sehr wundern wenn diese Substanzen an Privat abgegeben werden, auch nicht vom Handel.

Silane werden in vielen industriellen Bereichen eingesetzt, insbesondere auch um Oberflächen zu modifizieren, unter anderem Hydrophobie / Hydrophilie, Adhäsion oder Vernetzung. So stammt der Essiggeruch, der manchmal Auftritt wenn wir Fugendichtungsmassen im Sanitärbereich angebracht haben, von Acetoxysilanbausteinen, die unter Abspaltung von Essigsäure die Polymermasse, an der sie sitzen, vernetzen. Ob Du Versuche mit FDM machen willst, überlasse ich Dir. Die Viskosität wird für deine Zwecke sicherlich weit jenseits von gut und böse sein.

Silikone oder auch Siloxane sind zwar verwandt aber nicht dasselbe wie Silane. Charakteristisch ist hier die -O-Si(CH3)2- Gruppe zumindest für die Dimethylsiloxane. Meistens handelt es sich um Polymere.

Ein klassisches Anwendungsbeispiel ist Schlifffett zur Abdichtung von Glasapparaturen. Das ist sicherlich über den Laborfachhandel erhältlich und wird auch Deine Glasoberflächen ordentlich hydrophobieren, vorausgesetzt, dass Du es in die Hohlräume bugsieren kannst. Achte aber darauf, dass es wirklich silikonbasiert ist. Manche Typen lassen sich mit unpolaren Lösemitteln (Petrolether, Benzin, Methylenchlorid, u.ä.) verdünnen, zumindest teilweise.  "Normales" Silikon hat allerdings die unangenehme Eigenschaft, Substanzen manchmal unerwünscht zu kontaminieren, da die Schicht nur physikalisch haftet. Aus diesem Grund hatten wir bei bestimmten Untersuchungen konsequent auf die Verwendung von silikonhaltigen Schlifffett verzichtet.

Mit besten Grüßen
Thomas

[JB]

Silikone oder auch Siloxane sind zwar verwandt aber nicht dasselbe wie Silane. Charakteristisch ist hier die -O-Si(CH3)2- Gruppe zumindest für die Dimethylsiloxane. Meistens handelt es sich um Polymere.

Hallo Thomas,

Ganz richtig, das hatte ich oben ungenau dargestellt. Rain-X ist so eine Polysiloxanloesung. Der Abperleffekt laesst entsprechend nach einiger Zeit nach https://en.wikipedia.org/wiki/Rain-X

Silane sind meistens niedermolekulare Verbindungen. Hergestellt werden sie von großen Firmen, zum Beispiel Evonik, Wacker oder Dow Corning, um nur drei zu nennen. Ich würde mich allerdings sehr wundern wenn diese Substanzen an Privat abgegeben werden, auch nicht vom Handel.

Sollte man glauben. Das Konkurrenzprodukt "Aquapel" ist aber so eine Loesung von Fluoroalkylsilanen in Petrolether fuer kovalente Bindung an Glas; es wird aber in speziellen Kartuschen geliefert und es ist sicher keine gute Idee zu versuchen die auseinander zu bauen. http://hydrophobicsam.blogspot.co.uk/2012/03/science-of-rain-x.html

Beste Gruesse,

Jon

[Reinhard]

Hallo Jon, hallo Thomas,

M.El-Badry schreibt in seinem Buch "Micromanipulators and Micromanipulation" (1963) :
  Teddol enthält wie Desicote eine Mischung von Methyl-Chlorsilanen
es wird vor dem Einatmen der Dämpfe gewarnt und die Möglichkeit einer vorherigen Verdünnung erwähnt.

viele Grüße
Reinhard

[Carsten Wieczorrek]

Hallo Reinhard,
wäre Dir auch mit einem Stück GC-Säule geholfen? Ich kann morgen mal nachfragen, ob wir da Abfälle / Reste haben. Schließlich machen wir die ja.

Carsten

[Reinhard]

Hallo Carsten,

es geht um etwas in dieser Größenordnung.
Wie dick (-wandig) sind denn die GC-Säulchen? Sind sie innen "sauber" bzw. nur mit Silan beschichtet?
Sind sie gut schneidbar und schmelzbar?
Ich muß mir ja die Gefäße selbst "machen"; s.Bild






Vielleicht könntest Du mir ja mal ein kleines Probestückchen zukommen lassen, damit ich es in meiner "micro-forge"    testen kann.

viele Grüße
Reinhard

[Thomas M]

Hallo Reinhard,

von der Verwendung von Chlormethylsilanen im häußlichen Umfeld kann ich Dir nur dringend abraten!

Vermutlich handelt es sich um Chlortrimethylsilan oder Dichlordimethylsilan oder deren Mischungen. Bei Kontakt mit Wasser wird in einer heftigen Reaktion Salzsäure freigesetzt. Da alle unsere Körperoberflächen (innen wie außen) mit Wasserfilmen bedeckt sind, würden diese bei Kontakt mit Chlormethylsilanen sofort mit HCl kontaminiert. Du wirst als Mediziner besser wissen als ich, was das mit dem Lungengewebe anstellen kann. Daher die Warnung vor Inhalation in der von Dir erwähnten Literatur. Darüberhinaus ist vermutlich auch der Dampfdruck des Chlortrimethylsilans ziemlich hoch, da der Siedepunkt unter 60 °C liegt.

Es gibt aber noch andere weniger gefährliche Hydrophobierungsmittel auf Silanbasis. Die Basis solcher Systeme sind u.a. Alkoxysilane, die zusätzliche Alkylgruppen tragen. Diese spalten bei Kontakt mit Wasser Alkohole ab und verankern sich chemisch auf dem Glas (kovalent, wie auch schon von Jon erwähnt). Die Alkylgruppe hydrophobiert dann die Oberfläche. Solche Produkte werden häufig im Baubereich verwendet, um zum Beispiel (Beton-)Fassaden wasserabweisend auszurüsten. Auf Glasoberflächen ist ein ähnliches Verhalten zu erwarten. Vielleicht kannst Du solche Produkte über den Bau- oder Malerfachhandel beziehen.

Im folgenden noch ein Link, der weitere Informationen enthält:

http://www.baustoffchemie.de/hydrophobierung/

Auch das von Jon erwähnte Produkt enthält solche Alkoxysilane, die zusätzlich mit einer perfluorierten Alkylgruppe ausgestattet sind, die besonders stark hydrophobiert.

Mit besten Grüßen
Thomas

[Reinhard]

Hallo Thomas,

besten Dank für die wichtigen Informationen!
Ich werde dann mal die oben vorgeschlagenen Hydrophobierungsmittel beschaffen und testen.
Ein dünnflüssiges Silikonöl habe ich schon bestellt auch wenn das vielleicht noch nicht das richtige ist und möglicherweise erst nach Verdünnung in die Kapillaren zu "bugsieren" ist.

schönen Abend noch allen aus der Jülicher Ecke
Reinhard

[bernd552]

Hallo in die Runde,

zufällig stieß ich auf einen älteren Beitrag von Reinhard, in dem es um Hydrophobierungsmittel ging.

Sollte man glauben. Das Konkurrenzprodukt "Aquapel" ist aber so eine Loesung von Fluoroalkylsilanen in Petrolether fuer kovalente Bindung an Glas; es wird aber in speziellen Kartuschen geliefert und es ist sicher keine gute Idee zu versuchen die auseinander zu bauen. http://hydrophobicsam.blogspot.co.uk/2012/03/science-of-rain-x.html

Weiß jemand, in welchen Lösungsmitteln die o.a. hochfluorierte Verbindung gut löslich ist (in Videos für die Anwendung die Petrolätherlösung perlt diese von Glas ab und muß mit einem Tuch eingerieben werden)?

Anwendung: ich möchte zum Abformen einer Mikrostruktur in Quarzglas diese stark hydrophob mit einer gleichmäßigen Schicht kovalent (im unteren Nanometerbereich) beschichten, indem ich eine klare, gut benetzende hohe Verdünnung aufschleudere.

LG
Bernd

[Reinhard]

Hallo Bernd,

Rain-X enthält Polydimethylsiloxane und Chlorotrimethylsilane und andere Substanzen in Ethanol und Isopropanol.

Viele Grüsse
Reinhard

[Florian D.]

Hallo Reinhard,

von der Verwendung von Chlormethylsilanen im häußlichen Umfeld kann ich Dir nur dringend abraten!

Vermutlich handelt es sich um Chlortrimethylsilan oder Dichlordimethylsilan oder deren Mischungen. Bei Kontakt mit Wasser wird in einer heftigen Reaktion Salzsäure freigesetzt. Da alle unsere Körperoberflächen (innen wie außen) mit Wasserfilmen bedeckt sind, würden diese bei Kontakt mit Chlormethylsilanen sofort mit HCl kontaminiert. Du wirst als Mediziner besser wissen als ich, was das mit dem Lungengewebe anstellen kann.

Na ja, ich würde dazu raten, die Kirche im Dorf zu lassen! Reinhard würde ja nur mit muL  von verdünnten Lösungen dieser Substanzen arbeiten.

Viele Grüsse
Florian 

[Tilman]

Hallo, hydrophobe und hydrophile Oberflächen haben in Kapillaren immer das Problem des Kapillareffekts, also Oberflächenkräfte am Ende der Flüssigkeitssäule. Nur dass die Effekte sich umkehren. Hydrophile Oberfläche Meniskus konvex bei hydrophiler Flüssigkeit, konkav bei hydrophober Flüssigkeit, und umgekehrt. Anschauliches Beispiel: Wasser bzw. Quecksilber. Also die eine Kombination saugt die Flüssigkeit an, die andere stößt sie ab. Da lohnt sich es, glaube ich darüber nachzudenken.
LG Tilman

[Tilman]

Hallo, Kapillarsäulen für die Gaschromatografie gibt es in verschiedenen Größen und aus verschiedenen Materialien und verschiedenen Innenbeschichtungen. Material: Früher Glas oder Stahl, heute ist nur noch fused-silica (Quarzglas). Fused-silica Säulen benötigen eine hochtemperaturfeste (400°C) Außenbeschichtung aus Polyimid. Dies erhöht die mechanische Stabilität derart, dass man das Material extrem biegen kann (sogar Knoten sind möglich), aber nicht formen. Ohne diese Beschichtung ist das Quarzrohr durchsichtig, aber äußerst fragil. Man kann aber, wenn man will, die Beschichtung durch Verglühen in der Brennerflamme entfernen. Größen: Gebräuchliche Durchmesser sind in mm 0,25; 0,32 und 0,56. 0,1 ist ein Sondermaß aber erhältlich. Für die Länge gibt es kaum Grenzen, handelsüblich sind in m 15; 30; 60. Innenbeschichtung: keine (für GC Anwendung inert), Polymethyl-, Phenyl- oder Modifizierte Alkyl-Silicone (auch Mischungen) entweder reversibel löslich oder chemisch gebunden (crosslinked). Zugeschnitten werden diese wie Glasrohr: anritzen und brechen (geht gut), ohne die Polyimidaußenbeschichtung geht es aber sehr schwer, da das Material sehr brüchig ist. Quelle: Neu - witzlos teuer und viel Material, gebraucht - Abfall in eine GC-Labor.
LG Tilman