Τα επιφανειοδραστικά προσκολλώνται στα σωματίδια χρωστικής μέσω επιλεκτικής προσρόφησης

2021-04-07 23:42:27

Ορισμένα επιφανειοδραστικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διασπορά λεπτών στερεών σωματιδίων (ιδιαίτερα χρωστικών) σε υγρά. Τα επιφανειοδραστικά προσκολλώνται στα σωματίδια χρωστικής με επιλεκτική προσρόφηση.

Στο υδατικό σύστημα, οι υδρόφοβες (λιπόφιλες) ομάδες προσροφούνται στην επιφάνεια των σωματιδίων, ενώ οι υδρόφιλες (λιπόφιλες) ομάδες εκτείνονται στην υδατική φάση. Εάν χρησιμοποιείται το ιοντικό επιφανειοδραστικό, τα σωματίδια της χρωστικής διαχωρίζονται με σταθεροποίηση φορτίου. Η σταθεροποίηση φορτίου είναι το αποτέλεσμα της ηλεκτρικής απώθησης γύρω από τα σωματίδια. Επειδή όλα τα σωματίδια περιβάλλονται από το ίδιο φορτίο, θα απωθούν το ένα το άλλο όταν είναι κοντά το ένα στο άλλο. Σε ορισμένα υδατοδιαλυτά συστήματα επικάλυψης, απαιτούνται επίσης μη ιονικά επιφανειοδραστικά για την παροχή στερεοχημικής σταθεροποίησης γύρω από τα σωματίδια.

Διαφορετικά από το σύστημα με βάση το νερό, στο σύστημα μη υδατικής επικάλυψης, η ελαιοφοβική (υδρόφιλη) ομάδα προσροφάται στην επιφάνεια των σωματιδίων, ενώ η ελαιοφοβική (υδρόφοβη) ομάδα δείχνει τη φάση του διαλύτη. Σε αυτή την περίπτωση, η διασπορά τείνει να είναι σταθερή λόγω στερεοχημικής σταθεροποίησης. Η στερεοχημική σταθεροποίηση οφείλεται στη στερική παρεμπόδιση της μοριακής αλυσίδας του επιδιαλυτωμένου τασιενεργού σε υγρό μέσο.

Η δομή του διασκορπιστικού είναι ελαφρώς διαφορετική από αυτή του παράγοντα διαβροχής. Το διασκορπιστικό πρέπει να διαβρέχεται και να αγκυρώνεται στην επιφάνεια των στερεών σωματιδίων (χρωστικής ουσίας), αλλά μέρος του πρέπει. Σχηματισμός σύνδεσης μεταξύ των σωματιδίων και του μέσου διασποράς. Επιπλέον, το υδρόφοβο τμήμα (γνωστό και ως ουρά) πρέπει να έχει αρκετό μήκος ώστε η αλυσίδα που προεξέχει από την επιφάνεια της χρωστικής να παράγει αποτελεσματικό στερεοχημικό εμπόδιο γύρω από τα σωματίδια. Στο σύστημα επίστρωσης με βάση διαλύτη, το μήκος ουράς του επιφανειοδραστικού πρέπει να είναι μεγαλύτερο από c18h37. Το επιφανειοδραστικό με καλό αποτέλεσμα διαβροχής δεν είναι αποτελεσματικό διασκορπιστικό επειδή το μήκος της αλυσίδας του είναι πολύ μικρό.

Ο αποτελεσματικός παράγοντας αγκυρώσεως (παράγοντας αγκύρωσης) προσροφάται στην επιφάνεια της χρωστικής, αδιάλυτος ή ελαφρώς διαλυτός σε διαλύτη και έχει ισχυρή συγγένεια με την επιφάνεια των σωματιδίων. Οι περισσότεροι από τους παράγοντες αγκύρωσης έχουν ισχυρή πολικότητα και συνδέονται με την επιφάνεια των σωματιδίων με δεσμούς υδρογόνου. Παραδείγματα ομάδων αγκύρωσης είναι οι αμίνες. Άλας τεταρτοταγούς αμμωνίου, ουρία, καρβοξυλικό οξύ, σουλφονικό και φωσφορικό. Μερικοί παράγοντες αγκύρωσης έχουν συγκεκριμένες δομές, όπως μεγάλα επίπεδα μόρια βαφής, τα οποία χρησιμοποιούνται για την αγκύρωση των μπλε φθαλοκυανίνης και των πράσινων χρωστικών της φθαλοκυανίνης. Η μοριακή δομή αυτών των χρωστικών είναι παρόμοια με αυτή των χρωστικών και τείνουν να συνδέονται με χρωστικές.

Δεν υπάρχει γενικός παράγοντας διαβροχής και διασποράς για όλες τις χρωστικές. Ωστόσο, καλύτερα και πιο αποτελεσματικά αποτελέσματα διαβροχής και διασποράς μπορούν να επιτευχθούν επιλέγοντας την ομάδα αγκύρωσης με κατάλληλη ουρά και κατάλληλη για συγκεκριμένο μείγμα χρωστικών.

Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι για να κάνετε τα μόρια να έχουν αγκυρωμένη μάζα και ουρά. Φαίνεται ότι τα μόρια με δομή διακλαδισμένης αλυσίδας και πολικές ομάδες στη διακλαδισμένη αλυσίδα έχουν το καλύτερο αποτέλεσμα διασποράς. Η αλυσίδα διακλάδωσης παίζει το ρόλο της ομάδας αγκύρωσης και ο βρόχος μεταξύ των σημείων σύνδεσης διακλαδώσεων είναι η ουρά. Το μπλοκ Α-Β (το α είναι μάζα αγκύρωσης, το Β είναι υδρόφοβη ουρά). Τα επιφανειοδραστικά πολυμερή μπλοκ Α-Β-Α, b-a-b μπλοκ, μοσχευμάτων ή χτενών πολυμερών μπορεί επίσης να είναι πολύ αποτελεσματικά διασκορπιστικά χρωστικής για μη υδατικά συστήματα.