Waterige dispersiesystemen worden het meest gebruikt en kunnen doorgaans worden ingezet om de relatie tussen de structuur van oppervlakteactieve stoffen en de dispergeerbaarheid te analyseren. Als hydrofobe vaste deeltjes kunnen ze de hydrofobe groepen van oppervlakteactieve stoffen adsorberen. In het geval van anionische oppervlakteactieve stoffen stoten de naar buiten gerichte hydrofiele groepen elkaar af vanwege hun gelijke ladingen. Het is duidelijk dat de adsorptie-efficiëntie van oppervlakteactieve stoffen toeneemt met de lengte van de hydrofobe keten, en dat oppervlakteactieve stoffen met langere koolstofketens dus een betere dispergeerbaarheid vertonen dan die met kortere ketens.
Het verhogen van de hydrofiliteit van oppervlakteactieve stoffen verbetert doorgaans hun oplosbaarheid in water, waardoor hun adsorptie aan het deeltjesoppervlak afneemt. Dit effect is sterker wanneer de interactiekracht tussen de oppervlakteactieve stof en de deeltjes zwak is. Bijvoorbeeld, bij de bereiding van waterige kleurstofdispersies kunnen sterk gesulfoneerde lignosulfonaatdispergeermiddelen worden gebruikt voor sterk hydrofobe kleurstoffen om dispersies met een uitstekende thermische stabiliteit te vormen. Het toepassen van hetzelfde dispergeermiddel op hydrofiele kleurstoffen resulteert echter in een slechte thermische stabiliteit; daarentegen levert het gebruik van lignosulfonaatdispergeermiddelen met een lagere sulfoneringgraad dispersies op met een goede thermische stabiliteit. De reden hiervoor is dat sterk gesulfoneerde dispergeermiddelen een hoge oplosbaarheid hebben bij verhoogde temperaturen, waardoor ze gemakkelijk loslaten van het oppervlak van hydrofiele kleurstoffen, waar de oorspronkelijke interactie al zwak is, waardoor de dispergeerbaarheid afneemt.
Als de gedispergeerde deeltjes zelf elektrische ladingen dragen en een oppervlakteactieve stof met tegengestelde ladingen wordt gekozen, kan flocculatie optreden voordat de ladingen op de deeltjes geneutraliseerd zijn. Pas nadat een tweede laag oppervlakteactieve stof is geadsorbeerd op de lading-geneutraliseerde deeltjes kan een stabiele dispersie worden bereikt. Als een oppervlakteactieve stof met identieke ladingen wordt gekozen, wordt de adsorptie van de oppervlakteactieve stof op de deeltjes moeilijk; evenzo wordt voldoende adsorptie om de dispersie te stabiliseren pas bereikt bij hoge concentraties. In de praktijk bevatten de gebruikte ionische dispergeermiddelen meestal meerdere ionische groepen die verdeeld zijn.over het gehele oppervlakteactieve molecuul, terwijl hun hydrofobe groepen bestaan uit onverzadigde koolwaterstofketens met polaire groepen zoals aromatische ringen of etherbindingen.
Bij niet-ionische oppervlakteactieve stoffen op basis van polyoxyethyleen strekken de sterk gehydrateerde polyoxyethyleenketens zich in een gekrulde conformatie uit in de waterfase, waardoor een effectieve sterische barrière ontstaat tegen de aggregatie van vaste deeltjes. Tegelijkertijd verminderen de dikke, meerlagige gehydrateerde oxyethyleenketens de van der Waals-krachten tussen de deeltjes aanzienlijk, waardoor ze uitstekende dispergeermiddelen zijn. Blokcopolymeren van propyleenoxide en ethyleenoxide zijn bijzonder geschikt als dispergeermiddelen. Hun lange polyoxyethyleenketens verbeteren de oplosbaarheid in water, terwijl hun uitgebreide hydrofobe polypropyleenoxidegroepen een sterkere adsorptie aan vaste deeltjes bevorderen; daarom zijn copolymeren met lange ketens van beide componenten uitermate geschikt als dispergeermiddelen.
Wanneer ionische en niet-ionische oppervlakteactieve stoffen worden gecombineerd, zorgt het gemengde systeem er niet alleen voor dat de moleculen zich uitstrekken in de waterfase en zo een sterische barrière vormen die de aggregatie van deeltjes voorkomt, maar versterkt het ook de hechting van de grensvlakfilm op de vaste deeltjes. Zolang de verhoogde oplosbaarheid van de oppervlakteactieve stoffen in de waterfase hun adsorptie op het deeltjesoppervlak niet significant belemmert, zal het dispergeermiddel met langere hydrofobe ketens dus betere dispergerende eigenschappen vertonen.
Geplaatst op: 31 december 2025