Наиболее часто используются водные дисперсионные системы, которые, как правило, применяются для анализа взаимосвязи между структурой поверхностно-активного вещества и его диспергируемостью. Будучи гидрофобными твердыми частицами, они способны адсорбировать гидрофобные группы поверхностно-активных веществ. В случае анионных поверхностно-активных веществ обращенные наружу гидрофильные группы отталкиваются друг от друга из-за одинаковых зарядов. Очевидно, что эффективность адсорбции поверхностно-активных веществ возрастает с увеличением длины гидрофобной цепи, и, следовательно, поверхностно-активные вещества с более длинными углеродными цепями обладают лучшей диспергируемостью, чем вещества с более короткими цепями.
Повышение гидрофильности поверхностно-активных веществ, как правило, увеличивает их растворимость в воде, тем самым уменьшая их адсорбцию на поверхности частиц. Этот эффект становится более выраженным, когда сила взаимодействия между поверхностно-активным веществом и частицами слабая. Например, при приготовлении водных дисперсионных систем красителей для сильно гидрофобных красителей можно использовать высокосульфированные лигносульфонатные диспергаторы, образующие дисперсионные системы с превосходной термической стабильностью. Однако применение того же диспергатора к гидрофильным красителям приводит к плохой термической стабильности; напротив, использование лигносульфонатных диспергаторов с меньшей степенью сульфирования дает дисперсионные системы с хорошей термической стабильностью. Причина этого заключается в том, что высокосульфированные диспергаторы обладают высокой растворимостью при повышенных температурах, что приводит к их легкому отслоению от поверхности гидрофильных красителей, где исходное взаимодействие уже слабое, тем самым снижая диспергируемость.
Если сами диспергированные частицы несут электрические заряды, и выбран поверхностно-активный агент с противоположными зарядами, флокуляция может произойти до того, как заряды на частицах будут нейтрализованы. Стабильная дисперсия может быть достигнута только после адсорбции второго слоя поверхностно-активного агента на нейтрализованных по заряду частицах. Если выбран поверхностно-активный агент с одинаковыми зарядами, адсорбция поверхностно-активного агента на частицах становится затруднительной; аналогично, достаточная адсорбция для стабилизации дисперсии достигается только при высоких концентрациях. На практике используемые ионные диспергаторы обычно содержат несколько распределенных ионных групп.по всей молекуле поверхностно-активного вещества, тогда как его гидрофобные группы состоят из ненасыщенных углеводородных цепей с полярными группами, такими как ароматические кольца или эфирные связи.
В неионогенных поверхностно-активных веществах на основе полиоксиэтилена сильно гидратированные полиоксиэтиленовые цепи вытягиваются в водную фазу в свернутой конформации, создавая эффективный стерический барьер против агрегации твердых частиц. При этом толстые, многослойные гидратированные оксиэтиленовые цепи значительно снижают силы Ван дер Ваальса между частицами, что делает их превосходными диспергаторами. Блок-сополимеры оксида пропилена и оксида этилена особенно подходят для использования в качестве диспергаторов. Их длинные полиоксиэтиленовые цепи повышают растворимость в воде, а удлиненные гидрофобные группы оксида полипропилена способствуют более сильной адсорбции на твердых частицах; поэтому сополимеры с длинными цепями обоих компонентов являются идеальными диспергаторами.
При сочетании ионных и неионогенных поверхностно-активных веществ смешанная система не только позволяет молекулам проникать в водную фазу, образуя стерический барьер, предотвращающий агрегацию частиц, но и повышает прочность межфазной пленки на твердых частицах. Таким образом, для смешанной системы, если повышенная растворимость поверхностно-активных веществ в водной фазе не оказывает существенного влияния на их адсорбцию на поверхности частиц, диспергирующее вещество с более длинными гидрофобными цепями будет демонстрировать лучшие диспергирующие свойства.
Дата публикации: 31 декабря 2025 г.