Водні дисперсійні системи є найчастіше використовуваними, і їх зазвичай можна застосовувати для аналізу взаємозв'язку між структурою поверхнево-активних речовин та їх диспергованістю. Як гідрофобні тверді частинки, вони можуть адсорбувати гідрофобні групи поверхнево-активних речовин. У випадку аніонних поверхнево-активних речовин, звернені назовні гідрофільні групи відштовхуються одна від одної через їхні однакові заряди. Очевидно, що ефективність адсорбції поверхнево-активних речовин зростає зі збільшенням довжини гідрофобного ланцюга, і таким чином поверхнево-активні речовини з довшими вуглецевими ланцюгами демонструють кращу диспергованість, ніж ті, що мають коротші ланцюги.
Збільшення гідрофільності поверхнево-активних речовин, як правило, підвищує їхню розчинність у воді, тим самим зменшуючи їх адсорбцію на поверхні частинок. Цей ефект стає більш вираженим, коли сила взаємодії між поверхнево-активною речовиною та частинками слабка. Наприклад, при приготуванні водних дисперсійних систем барвників, високосульфовані лігносульфонатні диспергатори можуть бути використані для сильно гідрофобних барвників, утворюючи дисперсійні системи з відмінною термостабільністю. Однак, застосування того ж диспергатора до гідрофільних барвників призводить до поганої термостабільності; навпаки, використання лігносульфонатних диспергаторів з нижчим ступенем сульфування дає дисперсійні системи з хорошою термостабільністю. Причина цього полягає в тому, що високосульфовані диспергатори мають високу розчинність за підвищених температур, що призводить до їх легкого відшаровування від поверхні гідрофільних барвників, де початкова взаємодія вже слабка, що знижує диспергованість.
Якщо дисперговані частинки самі несуть електричні заряди, а поверхнево-активна речовина вибрана з протилежними зарядами, флокуляція може відбутися до того, як заряди на частинках будуть нейтралізовані. Стабільна дисперсія може бути досягнута лише після адсорбції другого шару поверхнево-активної речовини на частинках із нейтралізованим зарядом. Якщо вибрана поверхнево-активна речовина з ідентичними зарядами, адсорбція поверхнево-активної речовини на частинках стає складною; аналогічно, достатня адсорбція для стабілізації дисперсії досягається лише при високих концентраціях. На практиці іонні диспергатори, що використовуються, зазвичай містять кілька іонних груп, розподіленихпо всій молекулі поверхнево-активної речовини, тоді як їхні гідрофобні групи складаються з ненасичених вуглеводневих ланцюгів з полярними групами, такими як ароматичні кільця або ефірні зв'язки.
Для неіоногенних поверхнево-активних речовин на основі поліоксіетилену високогідратовані поліоксіетиленові ланцюги простягаються у водну фазу у згорнутій конформації, створюючи ефективний стеричний бар'єр проти агрегації твердих частинок. Тим часом товсті, багатошарові гідратовані оксиетиленові ланцюги значно зменшують сили Ван-дер-Ваальса між частинками, що робить їх чудовими диспергаторами. Блок-сополімери пропіленоксиду та етиленоксиду особливо придатні для використання як диспергатори. Їхні довгі поліоксіетиленові ланцюги підвищують розчинність у воді, тоді як їхні подовжені гідрофобні групи поліпропіленоксиду сприяють сильнішій адсорбції на твердих частинках; тому сополімери з довгими ланцюгами обох компонентів є ідеальними диспергаторами.
Коли іонні та неіонні поверхнево-активні речовини поєднуються, змішана система не тільки дозволяє молекулам проникати у водну фазу, утворюючи стеричний бар'єр, який запобігає агрегації частинок, але й підвищує міцність міжфазної плівки на твердих частинках. Таким чином, для змішаної системи, якщо підвищена розчинність поверхнево-активних речовин у водній фазі суттєво не пригнічує їх адсорбцію на поверхні частинок, диспергатор з довшими гідрофобними ланцюгами демонструватиме кращу диспергуючу ефективність.
Час публікації: 31 грудня 2025 р.