Sistemele de dispersie apoasă sunt cele mai frecvent utilizate și pot fi de obicei folosite pentru a analiza relația dintre structura surfactanților și dispersabilitate. Fiind particule solide hidrofobe, acestea pot adsorbi grupările hidrofobe ale surfactanților. În cazul surfactanților anionici, grupările hidrofile orientate spre exterior se resping reciproc datorită sarcinilor lor identice. Este evident că eficiența de adsorbție a surfactanților crește odată cu lungimea lanțului hidrofob și, prin urmare, surfactanții cu lanțuri de carbon mai lungi prezintă o dispersabilitate mai bună decât cei cu lanțuri mai scurte.
Creșterea hidrofilicității surfactanților tinde să le sporească solubilitatea în apă, reducând astfel adsorbția lor pe suprafața particulelor. Acest efect devine mai pronunțat atunci când forța de interacțiune dintre surfactant și particule este slabă. De exemplu, în prepararea sistemelor apoase de dispersie a coloranților, dispersanții lignosulfonați puternic sulfonați pot fi utilizați pentru coloranți puternic hidrofobi pentru a forma sisteme de dispersie cu o stabilitate termică excelentă. Cu toate acestea, aplicarea aceluiași dispersant la coloranți hidrofili are ca rezultat o stabilitate termică slabă; în schimb, utilizarea dispersanților lignosulfonați cu un grad mai scăzut de sulfonare produce sisteme de dispersie cu o bună stabilitate termică. Motivul pentru aceasta este că dispersanții puternic sulfonați au o solubilitate ridicată la temperaturi ridicate, determinându-i să se desprindă ușor de suprafața coloranților hidrofili, unde interacțiunea inițială este deja slabă, reducând astfel dispersabilitatea.
Dacă particulele dispersate poartă sarcini electrice și se selectează un surfactant cu sarcini opuse, flocularea poate apărea înainte ca sarcinile de pe particule să fie neutralizate. Numai după ce un al doilea strat de surfactant este adsorbit pe particulele cu sarcini neutralizate se poate obține o dispersie stabilă. Dacă se selectează un surfactant cu sarcini identice, adsorbția surfactantului pe particule devine dificilă; în mod similar, o adsorbție suficientă pentru a stabiliza dispersia se realizează doar la concentrații mari. În practică, dispersanții ionici utilizați conțin de obicei mai multe grupări ionice distribuite...pe întreaga moleculă de surfactant, în timp ce grupările lor hidrofobe constau din lanțuri de hidrocarburi nesaturate cu grupări polare, cum ar fi inele aromatice sau legături eterice.
În cazul surfactanților neionici din polioxietilenă, lanțurile de polioxietilenă puternic hidratate se extind în faza apoasă într-o conformație ondulată, creând o barieră sterică eficientă împotriva agregării particulelor solide. Între timp, lanțurile de oxietilenă hidratate, groase și multistratificate, reduc semnificativ forțele van der Waals dintre particule, ceea ce le face dispersanți excelenți. Copolimerii bloc de oxid de propilenă și oxid de etilenă sunt deosebit de potriviți pentru utilizare ca dispersanți. Lanțurile lor lungi de polioxietilenă sporesc solubilitatea în apă, în timp ce grupările lor hidrofobe extinse de oxid de polipropilenă promovează o adsorbție mai puternică pe particulele solide; prin urmare, copolimerii cu lanțuri lungi ale ambelor componente sunt ideali ca dispersanți.
Când surfactanții ionici și neionici sunt combinați, sistemul mixt nu numai că permite moleculelor să se extindă în faza apoasă, formând o barieră sterică ce previne agregarea particulelor, dar și sporește rezistența peliculei interfaciale de pe particulele solide. Astfel, pentru sistemul mixt, atâta timp cât solubilitatea crescută a surfactanților în faza apoasă nu inhibă semnificativ adsorbția lor pe suprafața particulelor, dispersantul cu lanțuri hidrofobe mai lungi va prezenta performanțe de dispersare superioare.
Data publicării: 31 decembrie 2025