Wässrige Dispersionssysteme werden am häufigsten verwendet und eignen sich typischerweise zur Analyse des Zusammenhangs zwischen Tensidstruktur und Dispergierbarkeit. Als hydrophobe Feststoffpartikel können sie die hydrophoben Gruppen von Tensiden adsorbieren. Bei anionischen Tensiden stoßen sich die nach außen gerichteten hydrophilen Gruppen aufgrund ihrer identischen Ladungen ab. Es ist offensichtlich, dass die Adsorptionseffizienz von Tensiden mit der Länge der hydrophoben Kette zunimmt, weshalb Tenside mit längeren Kohlenstoffketten eine bessere Dispergierbarkeit aufweisen als solche mit kürzeren Ketten.
Eine Erhöhung der Hydrophilie von Tensiden verbessert deren Wasserlöslichkeit und verringert dadurch deren Adsorption an der Partikeloberfläche. Dieser Effekt ist umso ausgeprägter, je schwächer die Wechselwirkung zwischen Tensid und Partikeln ist. Beispielsweise können bei der Herstellung wässriger Farbstoffdispersionen hochsulfonierte Lignosulfonat-Dispergiermittel für stark hydrophobe Farbstoffe eingesetzt werden, um Dispersionen mit exzellenter thermischer Stabilität zu erzielen. Die Anwendung desselben Dispergiermittels auf hydrophile Farbstoffe führt jedoch zu einer geringen thermischen Stabilität. Im Gegensatz dazu ergeben Lignosulfonat-Dispergiermittel mit einem niedrigeren Sulfonierungsgrad Dispersionen mit guter thermischer Stabilität. Der Grund dafür liegt in der hohen Löslichkeit hochsulfonierter Dispergiermittel bei erhöhten Temperaturen. Dadurch lösen sie sich leicht von der Oberfläche hydrophiler Farbstoffe, wo die ursprüngliche Wechselwirkung bereits schwach ist, was die Dispergierbarkeit verringert.
Tragen die dispergierten Partikel selbst elektrische Ladungen und wird ein Tensid mit entgegengesetzten Ladungen gewählt, kann es zur Ausflockung kommen, bevor die Ladungen der Partikel neutralisiert sind. Erst nach Adsorption einer zweiten Tensidschicht an die ladungsneutralisierten Partikel lässt sich eine stabile Dispersion erreichen. Wird ein Tensid mit identischen Ladungen gewählt, gestaltet sich die Adsorption an die Partikel schwierig; ebenso wird eine ausreichende Adsorption zur Stabilisierung der Dispersion nur bei hohen Konzentrationen erreicht. In der Praxis enthalten die verwendeten ionischen Dispergiermittel üblicherweise mehrere verteilte ionische Gruppen.über das gesamte Tensidmolekül verteilt, während ihre hydrophoben Gruppen aus ungesättigten Kohlenwasserstoffketten mit polaren Gruppen wie aromatischen Ringen oder Etherbindungen bestehen.
Bei nichtionischen Polyoxyethylen-Tensiden ragen die stark hydratisierten Polyoxyethylenketten in gekrümmter Konformation in die wässrige Phase und bilden so eine effektive sterische Barriere gegen die Aggregation von Feststoffpartikeln. Gleichzeitig reduzieren die dicken, mehrschichtigen hydratisierten Oxyethylenketten die Van-der-Waals-Kräfte zwischen den Partikeln signifikant, wodurch sie sich hervorragend als Dispergiermittel eignen. Blockcopolymere aus Propylenoxid und Ethylenoxid sind besonders geeignet für den Einsatz als Dispergiermittel. Ihre langen Polyoxyethylenketten verbessern die Wasserlöslichkeit, während die ausgedehnten hydrophoben Polypropylenoxidgruppen eine stärkere Adsorption an Feststoffpartikeln fördern. Daher sind Copolymere mit langen Ketten beider Komponenten als Dispergiermittel optimal geeignet.
Die Kombination ionischer und nichtionischer Tenside führt nicht nur dazu, dass sich die Moleküle in die wässrige Phase ausdehnen und eine sterische Barriere bilden, die die Aggregation von Partikeln verhindert, sondern auch die Festigkeit des Grenzflächenfilms auf den Feststoffpartikeln erhöht wird. Solange die erhöhte Löslichkeit der Tenside in der wässrigen Phase deren Adsorption an der Partikeloberfläche nicht wesentlich beeinträchtigt, zeigt das Dispergiermittel mit längeren hydrophoben Ketten im gemischten System eine überlegene Dispergierleistung.
Veröffentlichungsdatum: 31. Dezember 2025