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位阻稳定

不使用电荷,而是利用吸附于表面上的聚合物薄层也能在分散的颗粒之间形成排斥势能。每个颗粒都被一层溶剂化的聚合物分子所包裹,当它们相互接近时,两个颗粒上的聚合物保护层相互重叠、相互渗透。

这样在重叠区域的聚合物浓度升高,渗透压便将溶剂运送至这一区域,从而使颗粒相互排斥而再次分离。而且,在重叠区域内聚合物分子的构型被限制,这意味着熵的降低,从而形成排斥势能。取决于体系,焓和熵的影响都可以有助于分散的稳定。

吉布斯-亥姆霍兹方程

为了防止絮凝,这一过程的自由能ΔGF必须为正。如果ΔHF和ΔSF都是负值,且熵值大于焓值,ΔGF就得到一个正值,此时我们就能获得熵的稳定。如果ΔHF为正值,体系就是真正的稳定,在此焓对稳定也有贡献。

 

 

合适的助剂一般具有两个典型的结构特征:第一,这类产品含有一个或多个所谓“颜料亲和”基团- 锚定基团或吸附基团- 它们使助剂在颜料表面上具有强力并持久的吸附。第二,这类产品含有基料相容链段,这些链段在助剂吸附到颜料表面之后,从颜料向周围的基料溶液最大限度地伸展出来。

这一层被吸附的、含有伸展的聚合物链段的助剂分子具有上述稳定效应,从而令颜料解絮凝。由于涂料基料的聚合物与助剂的聚合物链段间的相互作用,这一效应被进一步增强,从而加强了吸附层。

被助剂分子所吸附的颜料。

当颜料颗粒互相接近时,聚合物链段相互渗透,从而带来位阻稳定。

 

 

由于分子中含有颜料亲和基团(高极性)和基料相容链段(低极性)的结构元素,这些助剂表现出一定程度的表面活性剂性能。也就是说,它们不但通过位阻效应稳定颜料的分散,而且也具有润湿剂的功能。所以,使用这些润湿分散剂时无需添加特别的润湿剂。

为保证有效的稳定性,颜料颗粒周围的助剂保护层应该尽量厚 - 一般认为这个厚度需要在大约10纳米以上。这意味着助剂中的聚合物链段必须尽量溶剂化,即它们必须与周围的基料溶液具有很好的相容性。如果相容性不好,聚合物链段就会卷曲起来,从而无法在颜料表面上紧密排列,这样它的防止絮凝的稳定能力就很低。因此在一个特定的体系中选择适合的分散剂时需要考虑助剂与基料之间的相容性。

位阻稳定机理既可应用于水性体系,也可应用于非水性体系。当然,助剂必须具有合适的相容性。静电稳定实际上只能应用于水性体系,而位阻稳定机理则不受这一限制。