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Estabilização estérica

Em vez de usar a carga elétrica, um potencial de repulsão também pode ser desenvolvido entre as partículas dispersadas através das tintas adsorvidas de polímero na superfície. Cada partícula está rodeada por um envelope de moléculas de polímero solvatadas, e quando se aproximam, as duas partículas sobrepõem-se e penetram nesses envelopes de polímero.

Isso aumenta a concentração de polímero na área sobreposta e a pressão osmótica faz o solvente ser transportado para esta área, para que as partículas sejam novamente repelidas umas das outras. Além do mais, na área de sobreposição, as moléculas de polímero estão restritas na sua conformação, o que significa uma redução na entropia e representa portanto um potencial de repulsão. Dependendo do sistema, pode ser feita uma contribuição entrópica para a estabilização.

Equação Gibbs/Hemholtz

Para impedir a floculação, a energia livre, ΔGF, deste processo deve ser positiva. Se ambos ΔHF e ΔSF forem negativos, mas o termo de entropia for superior ao termo de entalpia, isto resulta num valor positivo para ΔGF e em estabilização entrópica. Se ΔHF for positivo, o sistema está realmente estável e neste caso, temos também uma contribuição entálpica para a estabilização.

 

 

Geralmente, os aditivos adequados possuem duas funcionalidades estruturais típicas: primeiro, tais produtos têm um ou mais grupos dos chamados "grupos afins" - grupos de adesão ou grupos de ancoragem - todos eles juntos proporcionam uma forte e durável adsorção na superfície do pigmento. Segundo, tais produtos possuem cadeias de polímeros compatíveis que, depois da adsorção do aditivo na superfície do pigmento, se estendem o máximo possível, do pigmento para dentro da resina.

Esta camada de moléculas de aditivo adsorvido com as cadeias de polímeros que se estendem apresentam o efeito de estabilização descrito acima e, portanto, a defloculação dos pigmentos. O efeito é posteriormente intensificado pelo fato de os polímeros da resina das tintas interagirem com os segmentos do polímero do aditivo e podem fortalecer a camada de adsorção.

Pigmentos com moléculas de aditivo adsorvidas.

Quando as partículas de pigmentos se aproximam umas das outras, os segmentos do polímero penetram e isto causa a estabilização estérica.

 

 

Através de elementos estruturais específicos, compostos de grupos afínicos de pigmentos (polar) e cadeias de polímeros compatíveis (menos polar); esses aditivos exibem propriedades surfactantes definitivas. Em outras palavras, eles não somente estabilizam a dispersão de pigmentos através de obstáculo estérico, mas também funcionam como aditivos umectantes. Portanto, não é necessário adicionar uma dose de aditivos umectantes especiais quando se utiliza estes aditivos umectantes e dispersantes.

Para garantir uma estabilização efetiva, o envelope de aditivo em torno das partículas de pigmento deve ser o mais fino possível – uma espessura em excesso de cerca de 10 nm é geralmente considerada suficiente. Isto significa que os segmentos de polímero do aditivo devem ser o mais solvatados possível, isto é, devem ter uma boa compatibilidade com a solução de resinas circundante. Se houver uma fraca compatibilidade, os segmentos de polímero irão dobrar-se e não irão ficar dispostos perto da superfície do pigmento: a estabilização contra a floculação é então marginal. Quando se seleciona um aditivo para um sistema específico, é necessário considerar a compatibilidade entre o aditivo e as resinas.

O mecanismo de estabilização estérica pode ser aplicado nos sistemas aquosos e não aquosos; claro que, os aditivos devem ter a compatibilidade apropriada. Enquanto a estabilização eletrostática funciona virtualmente somente em sistemas aquosos, esta restrição não se aplica à estabilização estérica.