Hệ phân tán trong dung dịch nước là loại được sử dụng phổ biến nhất, và chúng thường được dùng để phân tích mối quan hệ giữa cấu trúc chất hoạt động bề mặt và khả năng phân tán. Là các hạt rắn kỵ nước, chúng có thể hấp phụ các nhóm kỵ nước của chất hoạt động bề mặt. Trong trường hợp chất hoạt động bề mặt anion, các nhóm ưa nước hướng ra ngoài đẩy nhau do điện tích giống nhau. Rõ ràng là hiệu quả hấp phụ của chất hoạt động bề mặt tăng lên theo chiều dài của chuỗi kỵ nước, do đó chất hoạt động bề mặt có chuỗi carbon dài hơn thể hiện khả năng phân tán tốt hơn so với chất có chuỗi ngắn hơn.
Việc tăng tính ưa nước của chất hoạt động bề mặt có xu hướng làm tăng khả năng hòa tan của chúng trong nước, do đó làm giảm sự hấp phụ của chúng trên bề mặt hạt. Hiệu ứng này càng rõ rệt hơn khi lực tương tác giữa chất hoạt động bề mặt và các hạt yếu. Ví dụ, trong việc điều chế hệ phân tán thuốc nhuộm trong nước, các chất phân tán lignosulfonate có độ sulfon hóa cao có thể được sử dụng cho các thuốc nhuộm kỵ nước mạnh để tạo thành hệ phân tán có độ ổn định nhiệt tuyệt vời. Tuy nhiên, việc sử dụng cùng một chất phân tán cho các thuốc nhuộm ưa nước lại dẫn đến độ ổn định nhiệt kém; ngược lại, việc sử dụng các chất phân tán lignosulfonate có độ sulfon hóa thấp hơn sẽ tạo ra các hệ phân tán có độ ổn định nhiệt tốt. Lý do là các chất phân tán có độ sulfon hóa cao có độ hòa tan cao ở nhiệt độ cao, khiến chúng dễ dàng tách ra khỏi bề mặt của các thuốc nhuộm ưa nước, nơi mà tương tác ban đầu đã yếu, do đó làm giảm khả năng phân tán.
Nếu bản thân các hạt phân tán mang điện tích và chọn chất hoạt động bề mặt có điện tích trái dấu, hiện tượng keo tụ có thể xảy ra trước khi điện tích trên các hạt được trung hòa. Chỉ sau khi một lớp chất hoạt động bề mặt thứ hai được hấp phụ lên các hạt đã được trung hòa điện tích thì mới đạt được sự phân tán ổn định. Nếu chọn chất hoạt động bề mặt có điện tích giống nhau, việc hấp phụ chất hoạt động bề mặt lên các hạt sẽ trở nên khó khăn; tương tự, sự hấp phụ đủ để ổn định sự phân tán chỉ đạt được ở nồng độ cao. Trên thực tế, các chất phân tán ion được sử dụng thường chứa nhiều nhóm ion được phân bố.Trên toàn bộ phân tử chất hoạt động bề mặt, trong khi các nhóm kỵ nước của chúng bao gồm các chuỗi hydrocarbon không bão hòa với các nhóm phân cực như vòng thơm hoặc liên kết ete.
Đối với các chất hoạt động bề mặt không ion polyoxyethylene, các chuỗi polyoxyethylene ngậm nước cao kéo dài vào pha nước theo dạng cuộn, tạo ra một rào cản không gian hiệu quả chống lại sự kết tụ của các hạt rắn. Đồng thời, các chuỗi oxyethylene ngậm nước dày, nhiều lớp làm giảm đáng kể lực van der Waals giữa các hạt, khiến chúng trở thành chất phân tán tuyệt vời. Các copolyme khối của propylene oxide và ethylene oxide đặc biệt thích hợp để sử dụng làm chất phân tán. Các chuỗi polyoxyethylene dài của chúng tăng cường khả năng hòa tan trong nước, trong khi các nhóm kỵ nước polypropylene oxide mở rộng của chúng thúc đẩy sự hấp phụ mạnh hơn lên các hạt rắn; do đó, các copolyme có chuỗi dài của cả hai thành phần đều rất lý tưởng để sử dụng làm chất phân tán.
Khi kết hợp các chất hoạt động bề mặt ion và không ion, hệ hỗn hợp không chỉ cho phép các phân tử mở rộng vào pha nước, tạo thành một rào cản không gian ngăn ngừa sự kết tụ hạt, mà còn tăng cường độ bền của màng liên kết trên các hạt rắn. Do đó, đối với hệ hỗn hợp, miễn là độ hòa tan tăng lên của các chất hoạt động bề mặt trong pha nước không ức chế đáng kể sự hấp phụ của chúng trên bề mặt hạt, chất phân tán có chuỗi kỵ nước dài hơn sẽ thể hiện hiệu suất phân tán vượt trội hơn.
Thời gian đăng bài: 31/12/2025