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分散剂的作用原理和作用过程
2016年05月20日
   能使固液悬浮体中的固体粒子稳定分散于介质中的表面活性剂称为分散剂。分散就是将固体颗粒均匀分布于分散液的过程,分散液具有一定的稳定性。
作用原理:机理:    1.吸附于固体颗粒的表面,使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。    2.高分子型的分散剂,在固体颗粒的表面形成吸附层,使固体颗粒表面的电荷增加,提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力。    3.使固体粒子表面形成双分子层结构,外层分散剂极性端与水有较强亲合力,增加了固体粒子被水润湿的程度.固体颗粒之间因静电斥力而远离    4.使体系均匀,悬浮性能增加,不沉淀,使整个体系物化性质一样以上所述,使用分散剂能安定地分散液体中的固体颗粒。
选择分散剂    在我们涂料生产过程中,颜料分散是一个很主要的生产环节,它直接关系到涂料的储存,施工,外观以及漆膜的性能等,所以合理地选择分散剂就是一个很重要的生产环节。但涂料浆体分散的好坏不光和分散剂有关系,和涂料配方的制定以及原料的选择都有关系。分散剂顾名思议,就是把各种粉体合理地分散在溶剂中,通过一定的电荷排斥原理或高分子位阻效应,使各种固体很稳定地悬浮在溶剂(或分散液)中。
双电层原理    水性涂料使用的分散剂必须水溶,它们被选择地吸附到粉体与水的界面上。目前常用的是阴离子型,它们在水中电离形成阴离子,并具有一定的表面活性,被粉体表面吸附。粉状粒子表面吸附分散剂后形成双电层,阴离子被粒子表面紧密吸附,被称为表面离子。在介质中带相反电荷的离子称为反离子。它们被表面离子通过静电吸附,反离子中的一部分与粒子及表面离子结合的比较紧密,它们称束缚反离子。它们在介质成为运动整体,带有负电荷,另一部分反离子则包围在周围,它们称为自由反离子,形成扩散层。这样在表面离子和反离子之间就形成双电层。    动电电位:微粒所带负电与扩散层所带正电形成双电层,称动电电位。 热力电位:所有阴离子与阳离子之间形成的双电层,相应的电位.    起分散作用的是动电电位而不是热力电位,动电电位电荷不均衡,有电荷排斥现象,而热力电位属于电荷平衡现象。如果介质中增大反离子的浓度,而扩散层中的自由反离子会由于静电斥力被迫进入束缚反离子层,这样双电层被压缩,动电电位下降,当全部自由反离子变为束缚反离子后,动电电位为零,称之为等电点。没有电荷排斥,体系没有稳定性发生絮凝。
位阻效应    一个稳定分散体系的形成,除了利用静电排斥,即吸附于粒子表面的负电荷互相排斥,以阻止粒子与粒子之间的吸附/聚集而最后形成大颗粒而分层/沉降之外,还要利用空间位阻效应的理论,即在已吸附负电荷的粒子互相接近时,使它们互相滑动错开,这类起空间位阻作用的表面活性剂一般是非离子表面活性剂。灵活运用静电排斥配合空间位阻的理论,既可以构成一个高度稳定的分散体系。高分子吸附层有一定的厚度,可以有效地阻挡粒子的相互吸附,主要是依靠高分子的溶剂化层,当粉体表面吸附层达8-9nm时,它们之间的排斥力可以保护粒子不致絮凝。所以高分子分散剂比普通表面活性剂好。
作用过程:    一. 固体粒子分散过程 固体粒子在介质中的分散过程一般分为三个阶段。    1. 固体粒子的湿润 湿润是固体粒子分散的最基本的条件,若要把固体粒子均匀地分散在介质中,首先必须使每个固体微粒或粒子团,能被截至充分地湿润        2. 离子团的分散或碎裂 此过程中要使粒子团分散或碎裂,涉及粒子团及内部的固固界面分离问题。表面活性剂的类型不同在粒子团的分散或碎裂过程中所起的作用也有所不同。    a. 通常,以水为介质时,固体表面往往带负电荷。对于阴离子表面活性剂虽然也带负电荷,但在固体表面电势不是很强的条件下阴离子表面活性剂可通过范德华力克服静电排斥力或通过镶嵌方式而被吸附于缝隙表面,使表面因带同种电荷而排斥力增强,以及渗透水产生渗透压共同作用使微粒间的粘结度降低,减少了固体粒子或粒子团碎裂所需机械功,从而使粒子团被碎裂或使粒子碎裂成更小的晶体,并逐步分散在液体介质中。    b. 非离子表面活性剂也是通过范德华力被吸附于缝隙壁上,非离子表面活性剂存在不能使之产生点排斥力但能产生熵斥力及渗透水化力,使粒子团中微裂缝间的粘结强度下降而有利于粒子团碎裂    c. 阳离子表面活性剂可以通过静电吸引力吸附于缝隙壁上,但吸附状态不同于阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。
   3. 阻止固体微粒的重新聚集 固体微粒一旦分散在液体中,得到的是一个均匀的分散系,但稳定与否哟啊取决于各自分散的固体微粒能否重新聚集形成凝聚物。
   二. 表面活性剂在水介质中的分散稳定作用    1. 对非极性固体粒子的分散作用 表面活性剂加入悬浮体后,由于表面活性剂可以降低水的表面张力,而且表面活性剂的疏水键可以通过范德华力吸附于非极性固体颗粒表面,亲水基伸入水中提高其表面的亲水性,使非极性固体粒子的润湿性得到改善。
   2. 对带电质点的分散稳定作用    a. 离子型表面活性剂鱼质点表面带有同种电荷 当离子型表面活性剂所带电荷与质点表面相同时,由于静电斥力而使离子型表面活性剂不易被吸附于带点的质点表面;但若离子型表面活性剂与质点间的范德华力较强,能克服静电斥力时离子型表面活性剂可通过特性吸附而吸附于质点表面,此时会使质点表面的zeta电势的绝对值升高,使带点质点在水中更稳定。    b. 离子型表面活性剂与质点表面带有相反电荷 若使用的离子型表面活性剂与质点间所带电荷相反,在表面活性剂浓度较低是,质点表面电荷会被中和,使静电斥力消除,可能发生絮凝;但当表面活性剂浓度较高是,在生成了电性中和的粒子上再吸附了第二层表面活性剂离子后,固体颗粒又重新带有电荷,由于静电的斥力又使固体微粒重新被分散。
   三. 表面活性剂在有机介质中的分散稳定作用质点在有机介质中的分散主要是靠空间位阻产生熵斥力来实现的。对于非极性的质点,以克服质点间的范德华力而稳定分散于有机介质中。对于有机颜料的表面处理可以通过一下几种方式实现。    1. 使用有机胺类对有机颜料进行表面处理    2. 使用颜料衍生物对有机颜料进行表面处理。

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