Oppervlakteactieve stoffen hechten zich aan pigmentdeeltjes door selectieve adsorptie

2021-04-07 23:42:27

Sommige oppervlakteactieve stoffen kunnen worden gebruikt om fijne vaste deeltjes (vooral pigmenten) in vloeistoffen te dispergeren. Oppervlakteactieve stoffen hechten zich aan pigmentdeeltjes door selectieve adsorptie.

In het waterige systeem worden hydrofobe (lipofiele) groepen geadsorbeerd op het oppervlak van deeltjes, terwijl hydrofiele (lipofiele) groepen zich uitstrekken tot in de waterfase. Als de ionische oppervlakteactieve stof wordt gebruikt, worden de pigmentdeeltjes gescheiden door ladingsstabilisatie. Ladingsstabilisatie is het resultaat van elektrische afstoting rond deeltjes; omdat alle deeltjes omgeven zijn door dezelfde lading, zullen ze elkaar afstoten als ze dicht bij elkaar zijn. In sommige watergedragen coatingsystemen zijn ook niet-ionische oppervlakteactieve stoffen nodig om sterische stabilisatie rond de deeltjes te bieden.

Anders dan bij het op water gebaseerde systeem wordt bij het niet-waterige coatingsysteem de oleofobe (hydrofiele) groep geadsorbeerd op het deeltjesoppervlak, terwijl de oleofobe (hydrofobe) groep naar de oplosmiddelfase verwijst. In dit geval heeft de dispersie de neiging stabiel te zijn als gevolg van sterische stabilisatie. Sterische stabilisatie is te wijten aan de sterische hindering van de moleculaire keten van de gesolvateerde oppervlakteactieve stof in vloeibaar medium.

De structuur van het dispergeermiddel wijkt enigszins af van die van het bevochtigingsmiddel. Het dispergeermiddel moet worden bevochtigd en verankerd aan het oppervlak van de vaste (pigment)deeltjes, maar een deel ervan moet wel. Het vormen van een verbinding tussen de deeltjes en het dispersiemedium. Bovendien moet het hydrofobe deel (ook bekend als de staart) voldoende lengte hebben om ervoor te zorgen dat de ketting die uit het pigmentoppervlak steekt een effectieve sterische hindering rond de deeltjes veroorzaakt. Bij coatingsystemen op oplosmiddelbasis moet de staartlengte van de oppervlakteactieve stof groter zijn dan c18h37. Oppervlakteactieve stof met een goed bevochtigend effect is geen effectief dispergeermiddel omdat de ketenlengte ervan te kort is.

Het effectieve verankeringsmiddel (verankeringsmiddel) wordt geadsorbeerd op het pigmentoppervlak, onoplosbaar of slechts weinig oplosbaar in oplosmiddel, en heeft een sterke affiniteit met het deeltjesoppervlak. De meeste verankeringsmiddelen hebben een sterke polariteit en zijn door waterstofbruggen aan het deeltjesoppervlak bevestigd. Voorbeelden van ankergroepen zijn aminen. Quaternair ammoniumzout, ureum, carbonzuur, sulfonaat en fosfaat. Enkele verankeringsmiddelen hebben specifieke structuren, zoals grote platte kleurstofmoleculen, die worden gebruikt om ftalocyanineblauwe en ftalocyaninegroene pigmenten te verankeren. De moleculaire structuur van deze kleurstoffen is vergelijkbaar met die van pigmenten, en ze hebben de neiging zich te associëren met pigmenten.

Er bestaat geen universeel bevochtigings- en dispergeermiddel voor alle pigmenten. Er kunnen echter betere en effectievere bevochtigings- en dispergerende effecten worden verkregen door de ankergroep te kiezen met de juiste staart en geschikt voor een bepaald pigmentmengsel.

Er zijn veel verschillende manieren om ervoor te zorgen dat de moleculen zowel een verankerde massa als een staart hebben. Het lijkt erop dat de moleculen met een vertakte ketenstructuur en polaire groepen op de vertakte keten het beste dispersie-effect hebben. De zijketen speelt de rol van een ankergroep en de lus tussen de zijverbindingspunten is de staart. A-B-blok (a is ankermassa, B is hydrofobe staart). A-B-A-blok-, b-a-b-blok-, ent- of kampolymeeroppervlakteactieve stoffen kunnen ook zeer effectieve pigmentdispergeermiddelen zijn voor niet-waterige systemen.