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分散劑的作用原理和作用過程
分散劑的作用原理和作用過程
日期: 2021-08-19 14:18

  能使固液懸浮體中的固體粒子穩定分散于介質中的表面活性劑稱為分散劑。分散就是將固體顆粒均勻分布于分散液的過程,分散液具有一定的穩定性。

  作用原理:

  機理:1.吸附于固體顆粒的表面,使凝聚的固體顆粒表面易于濕潤。

  2.高分子型的分散劑,在固體顆粒的表面形成吸附層,使固體顆粒表面的電荷增加,提高形成立體阻礙的顆粒間的反作用力。

  3.使固體粒子表面形成雙分子層結構,外層分散劑極性端與水有較強親合力,增加了固體粒子被水潤濕的程度.固體顆粒之間因靜電斥力而遠離

  4.使體系均勻,懸浮性能增加,不沉淀,使整個體系物化性質一樣

  以上所述,使用分散劑能安定地分散液體中的固體顆粒。

  選擇分散劑

  在我們涂料生產過程中,顏料分散是一個很主要的生產環節,它直接關系到涂料的儲存,施工,外觀以及漆膜的性能等,所以合理地選擇分散劑就是一個很重要的生產環節。但涂料漿體分散的好壞不光和分散劑有關系,和涂料配方的制定以及原料的選擇都有關系。分散劑顧名思議,就是把各種粉體合理地分散在溶劑中,通過一定的電荷排斥原理或高分子位阻效應,使各種固體很穩定地懸浮在溶劑(或分散液)中。

  雙電層原理

  水性涂料使用的分散劑必須水溶,它們被選擇地吸附到粉體與水的界面上。目前常用的是陰離子型,它們在水中電離形成陰離子,并具有一定的表面活性,被粉體表面吸附。粉狀粒子表面吸附分散劑后形成雙電層,陰離子被粒子表面緊密吸附,被稱為表面離子。在介質中帶相反電荷的離子稱為反離子。它們被表面離子通過靜電吸附,反離子中的一部分與粒子及表面離子結合的比較緊密,它們稱束縛反離子。它們在介質成為運動整體,帶有負電荷,另一部分反離子則包圍在周圍,它們稱為自由反離子,形成擴散層。這樣在表面離子和反離子之間就形成雙電層。

  動電電位:微粒所帶負電與擴散層所帶正電形成雙電層,稱動電電位 。 熱力電位:所有陰離子與陽離子之間形成的雙電層,相應的電位.

  起分散作用的是動電電位而不是熱力電位,動電電位電荷不均衡,有電荷排斥現象,而熱力電位屬于電荷平衡現象。如果介質中增大反離子的濃度,而擴散層中的自由反離子會由于靜電斥力被迫進入束縛反離子層,這樣雙電層被壓縮,動電電位下降,當全部自由反離子變為束縛反離子后,動電電位為零,稱之為等電點。沒有電荷排斥,體系沒有穩定性發生絮凝。

  位阻效應

  一個穩定分散體系的形成,除了利用靜電排斥,即吸附于粒子表面的負電荷互相排斥,以阻止粒子與粒子之間的吸附/聚集而形成大顆粒而分層/沉降之外,還要利用空間位阻效應的理論,即在已吸附負電荷的粒子互相接近時,使它們互相滑動錯開,這類起空間位阻作用的表面活性劑一般是非離子表面活性劑。靈活運用靜電排斥配合空間位阻的理論,既可以構成一個高度穩定的分散體系。

  高分子吸附層有一定的厚度,可以有效地阻擋粒子的相互吸附,主要是依靠高分子的溶劑化層,當粉體表面吸附層達8-9nm時,它們之間的排斥力可以保護粒子不致絮凝。所以高分子分散劑比普通表面活性劑好。

  作用過程:

  一. 固體粒子分散過程 固體粒子在介質中的分散過程一般分為三個階段。

  1. 固體粒子的濕潤 濕潤是固體粒子分散的基本的條件,若要把固體粒子均勻地分散在介質中,首先必須使每個固體微?;蛄W訄F,能被截至充分地濕潤

  2. 離子團的分散或碎裂 此過程中要使粒子團分散或碎裂,涉及粒子團及內部的固固界面分離問題。表面活性劑的類型不同在粒子團的分散或碎裂過程中所起的作用也有所不同。

  a. 通常,以水為介質時,固體表面往往帶負電荷。對于陰離子表面活性劑雖然也帶負電荷,但在固體表面電勢不是很強的條件下陰離子表面活性劑可通過范德華力克服靜電排斥力或通過鑲嵌方式而被吸附于縫隙表面,使表面因帶同種電荷而排斥力增強,以及滲透水產生滲透壓共同作用使微粒間的粘結度降低,減少了固體粒子或粒子團碎裂所需機械功,從而使粒子團被碎裂或使粒子碎裂成更小的晶體,并逐步分散在液體介質中。

  b. 非離子表面活性劑也是通過范德華力被吸附于縫隙壁上,非離子表面活性劑存在不能使之產生點排斥力但能產生熵斥力及滲透水化力,使粒子團中微裂縫間的粘結強度下降而有利于粒子團碎裂

  c. 陽離子表面活性劑可以通過靜電吸引力吸附于縫隙壁上,但吸附狀態不同于陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑。

  3. 阻止固體微粒的重新聚集 固體微粒一旦分散在液體中,得到的是一個均勻的分散系,但穩定與否喲啊取決于各自分散的固體微粒能否重新聚集形成凝聚物。

  二. 表面活性劑在水介質中的分散穩定作用

  1. 對非極性固體粒子的分散作用 表面活性劑加入懸浮體后,由于表面活性劑可以降低水的表面張力,而且表面活性劑的疏水鍵可以通過范德華力吸附于非極性固體顆粒表面,親水基伸入水中提高其表面的親水性,使非極性固體粒子的潤濕性得到改善。

  2. 對帶電質點的分散穩定作用

  a. 離子型表面活性劑魚質點表面帶有同種電荷 當離子型表面活性劑所帶電荷與質點表面相同時,由于靜電斥力而使離子型表面活性劑不易被吸附于帶點的質點表面;但若離子型表面活性劑與質點間的范德華力較強,能克服靜電斥力時離子型表面活性劑可通過特性吸附而吸附于質點表面,此時會使質點表面的zeta電勢的絕對值升高,使帶點質點在水中更穩定。

  b. 離子型表面活性劑與質點表面帶有相反電荷 若使用的離子型表面活性劑與質點間所帶電荷相反,在表面活性劑濃度較低是,質點表面電荷會被中和,使靜電斥力消除,可能發生絮凝;但當表面活性劑濃度較高是,在生成了電性中和的粒子上再吸附了第二層表面活性劑離子后,固體顆粒又重新帶有電荷,由于靜電的斥力又使固體微粒重新被分散。

  三. 表面活性劑在有機介質中的分散穩定作用 質點在有機介質中的分散主要是靠空間位阻產生熵斥力來實現的。對于非極性的質點,以克服質點間的范德華力而穩定分散于有機介質中。對于有機顏料的表面處理可以通過一下幾種方式實現。

  1. 使用有機胺類對有機顏料進行表面處理

  2. 使用顏料衍生物對有機顏料進行表面處理。

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