Los sistemas de dispersión acuosa son los más utilizados y suelen emplearse para analizar la relación entre la estructura del surfactante y su dispersibilidad. Como partículas sólidas hidrofóbicas, adsorben los grupos hidrofóbicos de los surfactantes. En el caso de los surfactantes aniónicos, los grupos hidrófilos orientados hacia el exterior se repelen debido a sus cargas idénticas. Es evidente que la eficiencia de adsorción de los surfactantes aumenta con la longitud de la cadena hidrófoba, por lo que los surfactantes con cadenas de carbono más largas presentan una mejor dispersibilidad que aquellos con cadenas más cortas.
El aumento de la hidrofilicidad de los tensioactivos tiende a mejorar su solubilidad en agua, reduciendo así su adsorción en la superficie de las partículas. Este efecto se acentúa cuando la fuerza de interacción entre el tensioactivo y las partículas es débil. Por ejemplo, en la preparación de sistemas de dispersión de colorantes acuosos, se pueden utilizar dispersantes de lignosulfonato altamente sulfonados para colorantes fuertemente hidrofóbicos, formando sistemas de dispersión con excelente estabilidad térmica. Sin embargo, la aplicación del mismo dispersante a colorantes hidrofílicos resulta en una baja estabilidad térmica; por el contrario, el uso de dispersantes de lignosulfonato con un menor grado de sulfonación produce sistemas de dispersión con buena estabilidad térmica. Esto se debe a que los dispersantes altamente sulfonados tienen alta solubilidad a temperaturas elevadas, lo que provoca que se desprendan fácilmente de la superficie de los colorantes hidrofílicos, donde la interacción original ya es débil, reduciendo así la dispersibilidad.
Si las partículas dispersas poseen cargas eléctricas y se selecciona un surfactante con cargas opuestas, puede producirse floculación antes de que se neutralicen las cargas de las partículas. Solo después de que se adsorba una segunda capa de surfactante sobre las partículas con carga neutralizada se puede lograr una dispersión estable. Si se selecciona un surfactante con cargas idénticas, la adsorción del surfactante sobre las partículas se dificulta; de manera similar, la adsorción suficiente para estabilizar la dispersión solo se logra a altas concentraciones. En la práctica, los dispersantes iónicos utilizados suelen contener múltiples grupos iónicos distribuidosa lo largo de toda la molécula del surfactante, mientras que sus grupos hidrofóbicos consisten en cadenas de hidrocarburos insaturados con grupos polares como anillos aromáticos o enlaces éter.
En el caso de los tensioactivos no iónicos de polioximetileno, las cadenas de polioximetileno altamente hidratadas se extienden hacia la fase acuosa en una conformación curvada, creando una barrera estérica eficaz contra la agregación de partículas sólidas. Asimismo, las gruesas cadenas de oximetileno hidratadas y multicapa reducen significativamente las fuerzas de van der Waals entre las partículas, lo que los convierte en excelentes dispersantes. Los copolímeros de bloque de óxido de propileno y óxido de etileno son particularmente adecuados para su uso como dispersantes. Sus largas cadenas de polioximetileno mejoran la solubilidad en agua, mientras que sus grupos hidrófobos extendidos de óxido de propileno promueven una mayor adsorción sobre las partículas sólidas; por lo tanto, los copolímeros con cadenas largas de ambos componentes son altamente idóneos como dispersantes.
Cuando se combinan tensioactivos iónicos y no iónicos, el sistema mixto no solo permite que las moléculas se extiendan hacia la fase acuosa, formando una barrera estérica que previene la agregación de partículas, sino que también mejora la resistencia de la película interfacial sobre las partículas sólidas. Por lo tanto, en el sistema mixto, siempre que la mayor solubilidad de los tensioactivos en la fase acuosa no inhiba significativamente su adsorción en la superficie de las partículas, el dispersante con cadenas hidrofóbicas más largas presentará un rendimiento de dispersión superior.
Fecha de publicación: 31 de diciembre de 2025