Środki powierzchniowo czynne przyłączają się do cząstek pigmentu poprzez selektywną adsorpcję

2021-04-07 23:42:27

Niektóre środki powierzchniowo czynne można stosować do dyspergowania drobnych cząstek stałych (zwłaszcza pigmentów) w cieczach. Środki powierzchniowo czynne przyłączają się do cząstek pigmentu poprzez selektywną adsorpcję.

W układzie wodnym grupy hydrofobowe (lipofilowe) są adsorbowane na powierzchni cząstek, natomiast grupy hydrofilowe (lipofilowe) przedostają się do fazy wodnej. Jeżeli stosuje się jonowy środek powierzchniowo czynny, cząstki pigmentu oddziela się poprzez stabilizację ładunku. Stabilizacja ładunku jest wynikiem odpychania elektrycznego wokół cząstek; ponieważ wszystkie cząstki otoczone są tym samym ładunkiem, będą się odpychać, gdy znajdą się blisko siebie. W niektórych wodorozcieńczalnych systemach powłokowych potrzebne są również niejonowe środki powierzchniowo czynne, aby zapewnić stabilizację steryczną wokół cząstek.

W odróżnieniu od systemu na bazie wody, w niewodnym systemie powłokowym grupa oleofobowa (hydrofilowa) jest adsorbowana na powierzchni cząsteczki, natomiast grupa oleofobowa (hydrofobowa) wskazuje na fazę rozpuszczalnika. W tym przypadku dyspersja jest zwykle stabilna ze względu na stabilizację steryczną. Stabilizacja przestrzenna wynika z zawady przestrzennej łańcucha molekularnego solwatowanego środka powierzchniowo czynnego w ciekłym ośrodku.

Struktura dyspergatora różni się nieco od struktury środka zwilżającego. Dyspergator musi zostać zwilżony i zakotwiczony na powierzchni cząstek stałych (pigmentu), ale jego część musi. Tworzenie połączenia pomiędzy cząstkami a ośrodkiem dyspersyjnym. Ponadto część hydrofobowa (znana również jako ogon) musi mieć wystarczającą długość, aby łańcuch wystający z powierzchni pigmentu wytworzył skuteczną zawadę przestrzenną wokół cząstek. W systemie powłokowym na bazie rozpuszczalnika długość ogona środka powierzchniowo czynnego powinna być większa niż c18h37. Środek powierzchniowo czynny o dobrym działaniu zwilżającym nie jest skutecznym dyspergatorem, ponieważ ma zbyt krótki łańcuch.

Skuteczny środek kotwiczący (środek kotwiczący) jest adsorbowany na powierzchni pigmentu, nierozpuszczalny lub tylko słabo rozpuszczalny w rozpuszczalniku i ma silne powinowactwo do powierzchni cząsteczki. Większość środków kotwiczących ma silną polarność i jest przymocowana do powierzchni cząstek za pomocą wiązań wodorowych. Przykładami grup kotwiczących są aminy. Czwartorzędowa sól amoniowa, mocznik, kwas karboksylowy, sulfonian i fosforan. Kilka środków kotwiczących ma specyficzne struktury, takie jak duże płaskie cząsteczki barwnika, które służą do zakotwiczenia pigmentów błękitu ftalocyjaninowego i zieleni ftalocyjaninowej. Struktura molekularna tych barwników jest podobna do struktury pigmentów i mają one tendencję do łączenia się z pigmentami.

Nie ma uniwersalnego środka zwilżającego i dyspergującego dla wszystkich pigmentów. Jednak lepsze i skuteczniejsze efekty zwilżania i dyspergowania można uzyskać wybierając grupę kotwiącą z odpowiednim ogonem i odpowiednią dla danej mieszaniny pigmentów.

Istnieje wiele różnych sposobów, aby cząsteczki miały zarówno zakotwiczoną masę, jak i ogon. Wydaje się, że najlepszy efekt dyspersyjny mają cząsteczki o strukturze rozgałęzionego łańcucha i grup polarnych w rozgałęzionym łańcuchu. Łańcuch odgałęzień pełni rolę grupy kotwiczącej, a pętla pomiędzy punktami połączeń odgałęzień to ogon. Blok A-B (a to masa kotwicy, B to ogon hydrofobowy). Blokowe, b-a-b blokowe, szczepione lub grzebieniowe polimerowe środki powierzchniowo czynne mogą być również bardzo skutecznymi dyspergatorami pigmentów w układach niewodnych.