Najczęściej stosowane są wodne układy dyspersyjne, które zazwyczaj służą do analizy zależności między strukturą surfaktantu a dyspergowalnością. Jako hydrofobowe cząstki stałe, mogą one adsorbować grupy hydrofobowe surfaktantów. W przypadku surfaktantów anionowych, skierowane na zewnątrz grupy hydrofilowe odpychają się ze względu na identyczny ładunek. Oczywiste jest, że efektywność adsorpcji surfaktantów rośnie wraz z długością łańcucha hydrofobowego, a zatem surfaktanty o dłuższych łańcuchach węglowych wykazują lepszą dyspergowalność niż te o krótszych łańcuchach.
Zwiększenie hydrofilowości surfaktantów prowadzi do zwiększenia ich rozpuszczalności w wodzie, zmniejszając tym samym ich adsorpcję na powierzchni cząstek. Efekt ten staje się wyraźniejszy, gdy siła oddziaływania między surfaktantem a cząsteczkami jest słaba. Na przykład, w przygotowaniu wodnych układów dyspersyjnych barwników, silnie sulfonowane dyspergatory lignosulfonianowe mogą być stosowane do silnie hydrofobowych barwników, tworząc układy dyspersyjne o doskonałej stabilności termicznej. Jednak zastosowanie tego samego dyspergatora do barwników hydrofilowych skutkuje słabą stabilnością termiczną; natomiast użycie dyspergatorów lignosulfonianowych o niższym stopniu sulfonowania daje układy dyspersyjne o dobrej stabilności termicznej. Powodem tego jest wysoka rozpuszczalność silnie sulfonowanych dyspergatorów w podwyższonych temperaturach, co powoduje, że łatwo odrywają się od powierzchni barwników hydrofilowych, gdzie pierwotne oddziaływanie jest już słabe, co zmniejsza dyspergowalność.
Jeśli same rozproszone cząstki niosą ładunki elektryczne, a wybrany zostanie surfaktant o przeciwnym ładunku, flokulacja może wystąpić przed zneutralizacją ładunków na cząstkach. Dopiero po zaadsorbowaniu drugiej warstwy surfaktantu na cząstkach o zneutralizowanym ładunku można uzyskać stabilną dyspersję. Jeśli wybrany zostanie surfaktant o identycznym ładunku, jego adsorpcja na cząstkach staje się trudna; podobnie, wystarczająca adsorpcja do stabilizacji dyspersji jest osiągana tylko przy wysokich stężeniach. W praktyce stosowane dyspergatory jonowe zazwyczaj zawierają wiele rozproszonych grup jonowych.na całej cząsteczce surfaktantu, podczas gdy ich grupy hydrofobowe składają się z nienasyconych łańcuchów węglowodorowych z grupami polarnymi, takimi jak pierścienie aromatyczne lub wiązania eterowe.
W przypadku niejonowych surfaktantów polioksyetylenowych, silnie uwodnione łańcuchy polioksyetylenowe rozciągają się do fazy wodnej w zwiniętej konformacji, tworząc skuteczną barierę steryczną zapobiegającą agregacji cząstek stałych. Jednocześnie grube, wielowarstwowe uwodnione łańcuchy oksyetylenowe znacząco redukują siły van der Waalsa między cząsteczkami, co czyni je doskonałymi dyspergatorami. Kopolimery blokowe tlenku propylenu i tlenku etylenu są szczególnie odpowiednie do stosowania jako dyspergatory. Ich długie łańcuchy polioksyetylenowe zwiększają rozpuszczalność w wodzie, a wydłużone grupy hydrofobowe tlenku polipropylenu sprzyjają silniejszej adsorpcji na cząsteczkach stałych; dlatego kopolimery z długimi łańcuchami obu składników są idealnymi dyspergatorami.
Połączenie surfaktantów jonowych i niejonowych tworzy układ mieszany, który nie tylko umożliwia cząsteczkom wniknięcie do fazy wodnej, tworząc barierę steryczną zapobiegającą agregacji cząstek, ale także wzmacnia warstwę międzyfazową na cząstkach stałych. Zatem w układzie mieszanym, o ile zwiększona rozpuszczalność surfaktantów w fazie wodnej nie hamuje znacząco ich adsorpcji na powierzchni cząstek, dyspergator o dłuższych łańcuchach hydrofobowych będzie charakteryzował się lepszymi właściwościami dyspergującymi.
Czas publikacji: 31-12-2025