Frage an die Chemiker: welches Lösungsmittel für Hydrophobierungsmittel

bernd552 · Juni 03, 2020, 15:02:13 NACHMITTAGS

Hallo in die Runde,

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

Zitat von: JB am Januar 12, 2016, 01:10:45 Vormittag

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

p.s. ungewollt habe ich den alten Beitrag wohl parallel aktiviert

Reinhard · Juni 03, 2020, 15:13:44 NACHMITTAGS

Hallo Bernd,

siehe Antwort im Beitrag: Desicote/ Teddol

Reinhard

bernd552 · Juni 03, 2020, 15:41:02 NACHMITTAGS

Hallo Reinhard,

Zitat von: Reinhard in Juni 03, 2020, 15:11:40 NACHMITTAGS
Rain-X enthält Polydimethylsiloxane und Chlorotrimethylsilane und andere Substanzen in Ethanol und Isopropanol.

Ich meinte die hochflourierte Chemikalie im Aquapel und nicht die (viel schwächer wirkende) Silan-Version im Rain-X.

LG
Bernd

jochen53 · Juni 03, 2020, 15:41:46 NACHMITTAGS

Hallo Bernd,

das altbekannte Hydrophobierungsmittel Trimethylchlorsilan (CH3)₃SiCl löst sich gut in Petrolether (oder auch Feuerzeugbenzin). Bei solchen hochfluorierten Verbindungen gibt es da aber sehr wahrscheinlich Löslichkeitsprobleme. Früher hätte ich gesagt, nimm Freon TF = 1,1,2-Trichlor-1,22-trifluorethan (= R 113). Aber die Zeiten sind längst vorbei. Heute gibt es für solche Zwecke z.B. verschiedene niedermolekulare fluorierte Polyether (Galden) oder Perfluoralkane (z.B. Perfluoroctan), zB. sowas.: https://www.fluoron.de/produkte_loesungen/intraoperative-tamponaden/f-octane/
Das alte Trimethylchlorsilan dürfte (im gewerblichen Bereich) gut und billig erhältlich sein.

Viele Grüße, Jochen.

Thomas M · Juni 03, 2020, 17:33:05 NACHMITTAGS

Hallo Bernd,

wenn ich Deine Frage richtig verstanden habe, möchtest Du wissen in welchem Lösemittel das Perfluorodecyltriethoxysilan (FAS-17) löslich ist.

In der Literatur wird häufig mit 1%-igen ethanolischen Lösungen gearbeitet.

Siehe z.B. hier im Abschnitt "Sample preparation":

https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2017/ra/c6ra28298a

Ein paar interessante Info's zum Thema Hydrophobieren mit Silanen gibt es auch in der Firmenschrift von Gelest:

https://www.gelest.com/wp-content/uploads/Hydrophobicity.pdf

Herzliche Grüße
Thomas

P.S. für die biologisch interessierten:
Ich sehe gerade, dass auf der letzten Seite der Gelest-Broschüre ein kleiner Stenocara-Käfer abgebildet ist. Diese Käfer kommen in der Namib-Wüste vor und besitzen eine wie ich finde außerordentlich raffinierte Technik, das kostbare Wasser aus der Luft zu "ernten". Dazu besitzen sie auf ihren Flügeldecken eine Textur aus hydrophilen Beulen und hydrophoben Kanälen auf der die Luftfeuchte kondensiert und zum Mund geleitet wird. Nähere Information auch hier:

https://asknature.org/strategy/water-vapor-harvesting/
https://de.wikipedia.org/wiki/Nebeltrinker-K%C3%A4fer

jako_66 · Juni 03, 2020, 19:40:22 NACHMITTAGS

Hallo Bernd,

das Trimethylchlorsilan würde ich mir ja noch gefallen lassen. Aber die F-C-Bindungen sind derart stabil, dass sich die perfluorierten Kohlenwasserstoffe anreichern. Im eigenen Fettgewebe wäre es vielleicht noch verkraftbar, wenn der Rest bei Zeiten fachmännisch "entsorgt" wird. Für die Umwelt aber wird es sicher in Zukunft Probleme geben. Vor allem die leicht flüchtigen Verbindungen sind klimakritisch.
Jede/-r muss für sich selbst entscheiden, ob auch kleine Mengen ein Thema sind. Selbst würde ich nach Alternativen suchen.

Du fragtest nach Lösungsmittel: aprotisch-(etwas)polare müssten gehen. Je länger die fluorierte Alkylkette, desto längerkettiger würde ich z. B. die Petrolether wählen (also Siedebereich hoch - nach dem Motto "Gleiches löst sich im Gleichen"). Die Trimethoxysilan-fluoralkyl-Derivate reagieren kovalent mit der Glasoberfläche, sind also kein einfaches Formtrennmittel. Die kannst Du dann nicht mehr wegwischen. Wenn man erhitzt, bildet sich die Struktur c, die basenstabiler als a und b ist.

Wer es dennoch selber versuchen möchte: Glasoberfläche ggf. nach Herauslösen von Natriumborat mit konz. HCl 2 Tage bei Raumtemperatur behandeln (schütteln), Nachwaschen mit bidest. Wasser (bis kein Chlorid mehr im Waschwasser ist), dann mit abs. Methanol gefolgt von abs. Diethylether, im Ölpumpenvakuum trocknen. Die Anbindung eines gewünschten Trimethoxysilan-Derivates an die Glasoberfläche erfolgt in abs. Toluol unter Argon bei 80°C unter Rückfluss über Nacht mit einer Spur N-Ethyldiisopropylamin. Nachwaschen mit Methanol & fertig!

Für den gelegentlichen Hausgebrauch wahrscheinlich etwas aufwändig.

Viele Grüße

Sven

Tilman · Juni 03, 2020, 20:02:51 NACHMITTAGS

Hallo, wenn ich das richtig verstanden habe benötigst du ein Formtrennmittel, um das abgeformte Teil aus der Form zu lösen. Google doch mal danach.
LG Tilman

bernd552 · Juni 04, 2020, 11:05:22 VORMITTAG

Hallo in die Runde,

danke euch für die ausführlichen Links und Tipps! Das ist ja mit den Vielzahl am Chemikalien und Reaktionsbedingungen eine Wissenschaft für sich.

Obwohl ich Chemikalien bestellen kann und ein kleines Labor habe, würde ich sehr gerne eine Einfachvariante der Beschichtung vorziehen wollen (etwas wie die für den Durchschnittsanwender selbst durchführbaren Händy-Display - und Autoscheibenbeschichtung https://www.youtube.com/watch?v=GkLUmYUmU-A).
Also eine superhydrophobe Chemikalie auf meine Quarzglasmikrostruktur durch Benetzen/Kochen mit den OH-Gruppen des Quarzglases kovalent zur Reaktion zu bringen und dann den unreagierten Überschuß mit Lösemittel entfernen.

Bisher beschichte ich diese mit einem Muster (von einer Fa. die fluorirte Chemikalien herstellt) einer geheimen Flourverbindung in Galden gelößt, durch Aufschleudern einer hoch verdünnten Lösung. Anfangs habe ich sehr gute Trenneigenschaften die gehen jedoch nach wenigen Abformungen verloren und die Mikrostruktur setzt sich zu. Die Abformungen mache ich mit UV-härtbaren Acrylatmonomeren, die sich glücklicher Weise aus dem Quarzmasterstrukturen mit einer oxidativen Flamme gut herausbrennen lassen.

Was meint ihr, könnte dass gehen, Aquapel (die Verbindung hat 17 Fluoratome mir drei mit OH reaktiven Gruppen http://hydrophobicsam.blogspot.com/2012/03/science-of-rain-x.html) in Perfluoroctan gelößt, diese Lösung auf das Quarzglas dünn aufgeschleudert, z.B. auf einer 130°C heißen Platte offen an der Luft abdampfen und reagieren gelassen und dann mit Perfluoroctan den nicht reagierten Überschuß heraus waschen?

LG
Bernd