颗粒表面电荷的稳定化

如果颗粒表面带有电荷,当静电排斥力大于范德瓦尔斯引力时,颗粒会互相排斥,电荷稳定是分散体系稳定的最好方法。

当表面电位所对应的ζ电位大于30 mV时,就足以使分散体系稳定。ζ电位,是颗粒表面和颗粒周围的溶液之间有效静电势差。ζ电位对于水性分散体系是十分重要的。因为它能监测当颗粒靠近另一个颗粒时的有效电位以及测量它们之间的排斥力。ζ电位可以通过测量颗粒在电场中的速率来测得。

依据粉末颗粒的不同类型,颗粒表面电荷的稳定化可以通过采用以下几种方法来实现:

(1)表面离子化

改变溶液的pH,颗粒的带电量会随表面基团的离子化的增加而增加。例如:当pH低于粉末的pKb值时,表面氨基会吸引溶液中氢离子而带正电荷;当pH高于粉末的pKa值时,表面羧基会失去溶液中氢离子而带负电荷。两性的表面基团—-金属氧化物或氢氧化物的OH基团,当pH低于氧化物pHiso时,会因吸引氢离子带正电荷;当pH高于氧化物pHiso时,会因失去氢离子带负电荷;如果pH偏离pHiso两个或更多时,在该pH下,对氢离子吸引的多少依赖于pH,此日ζ电位通常会增大,足以使该体系保持稳定。

(2)晶格离子的不同溶解性

如果粉末是离子化合物,并在液体中没有明显的溶解,可溶性盐的加入可以使这些离子化合物吸引正常离子帮助粉末在溶液中的分散。例如:溴化钠可以帮助水中的溴化银分解:磷酸氢钾可以帮助水中的氢氧化钙分解。由于这些可溶性盐不能明显地减小表面张力,它们没有被列为表面活性剂。

(3)多价离子的吸附

如果粉末是离子化合物,且有强极性键,分散介质是水,晶体以外的多价离子可以被吸收形成表面带正电的可溶性盐。例如:多磷酸盐、六价磷酸盐、焦磷酸盐、多硅酸盐离子。由于这些盐溶于水后不会减少其表面张力,所以它们未被列为表面活性剂。

(4)表面离子的吸附

如果粉末是非极性有机物,而液体是极性有机物,加入一个中性离子对会产生表面离子。离子对吸附到颗粒表面后发生解离,其中一个离子解吸使颗粒表面带正电荷。例如:添加剂三甲基十二烷基胺羟基苯甲酸分解形成脂肪季铵盐(阳离子)和极化有机酸(阴离子)。

颗粒表面电荷的稳定化

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