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静电稳定

固体的表层里分离的离子结构和选择性的离子吸附使得在液相中分散的固体颗粒带有电荷。由于整个体系是电中性的,因此相应数量的反电荷离子必定存在于相邻的液体中。根据Stern的模型,双电层由一个吸附层和一个扩散层所组成。

当两个颗粒彼此接近时,双电层会相互影响:带有相反电荷时它们会相互吸引,而当带有相同电荷时它们则相互排斥。静电作用力和伦敦-范德华吸引力之间的相互作用在DLVO理论中进行了描述。

助剂能严重影响颜料颗粒的表面电荷:引入强电荷可以带来高排斥势能,从而抑制絮凝。聚电解质特别适合用作以该机理进行工作的分散剂。它们的聚合物结构使其容易并持久吸附于颜料表面,并且它们所带的大量的离子基团能带来相当高的表面电荷。

这种类型的稳定机理基本上只限于水性体系,因为只有在这里(由于水的高介电常数)才能产生足够强的电荷。原则上,这一机理在有机溶剂中也起作用,但其表面电荷要弱得多,也就是说双电层的厚度大幅下降,以致在大多数情况下一般不足以有效地阻止絮凝发生。

除了介电常数,离子浓度以及最为重要的离子的价数也对双电层有很大的影响。高离子浓度和多价离子(即使低浓度)会严重削弱稳定性,乃至使其完全失效

带负电荷的颗粒周围的双电层

 
吸附层(Stern层)和扩散层

聚丙烯酸钠盐是典型的聚电解质

涂料工业中所使用的采用静电稳定效应的标准分散剂是聚磷酸盐和聚丙烯酸的钾、钠或铵盐。

除了电荷稳定效应,在某些情况下(取决于聚合物的结构),也能观察到这类助剂通过位阻效应提高稳定性的作用。聚丙烯酸盐的结构类似于基料,因此相比于聚磷酸盐对干膜的影响小。聚磷酸盐的优点是它们与体系中的多价离子(例如钙离子)可以产生很好的络合作用,从而消除这些离子对分散剂的稳定机理所产生的负面影响。

这类分散剂已经成功应用于水性乳胶漆数十年的时间了,并仍会继续成功地使用着。

用于水性体系的聚电解质类型的分散剂是纯粹的分散剂,基本上不具有润湿颜料的性能。因此,如果颜料润湿也需要改善,那么它们必须与合适的润湿助剂搭配使用。