水性涂料使用的分散劑須水溶, 它們被選擇地吸附到粉體與水的界面上。目前常用的是陰離子型,它們?cè)谒须婋x形成陰離子,并具有一定的表面活性,被粉體表面吸附。粉狀粒子表面吸附分散劑后形成雙電層,陰離子被粒子表面緊密吸附,被稱為表面離子。
分散劑作用機(jī)理:吸附于固體顆粒的表面,使凝聚的固體顆粒表面易于濕潤(rùn)。高分子型的分散劑,在固體顆粒的表面形成吸附層,使固體顆粒表面的電荷增加,提高形成立體阻礙的顆粒間的反作用力。使固體粒子表面形成雙分子層結(jié)構(gòu), 外層分散劑水有較強(qiáng)親合力,增加了固體粒子被水潤(rùn)濕的程度,固體顆粒之間因靜電斥力而遠(yuǎn)離;使體系均勻,懸浮性能增加,不沉淀,使整個(gè)體系物化性質(zhì)一樣,使用分散劑能安定地分散液體中的固體顆粒。
在介質(zhì)中帶相反電荷的離子稱為反離子。它們被表面離子通過(guò)靜電吸附, 反離子中的一部分與粒子及表面離子結(jié)合的比較緊密,它們稱束縛反離子。它們?cè)诮橘|(zhì)成為運(yùn)動(dòng)整體,帶有負(fù)電荷,另一部分反離子則包圍在周圍,它們稱為自由反離子,形成擴(kuò)散層。這樣在表面離子和反離子之間就形成雙電層。微粒所帶負(fù)電與擴(kuò)散層所帶正電形成雙電層,稱動(dòng)電電位。所有陰離子與陽(yáng)離子之間形成的雙電層,相應(yīng)的電位。
起分散作用的是動(dòng)電電位而不是熱力電位,動(dòng)電電位電荷不均衡,有電荷排斥現(xiàn)象,而熱力電位屬于電荷平衡現(xiàn)象。如果介質(zhì)中反離子的濃度,而擴(kuò)散層中的自由反離子會(huì)由于靜電斥力被迫進(jìn)入束縛反離子層,這樣雙電層被壓縮,動(dòng)電電位下降,當(dāng)全部自由反離子變?yōu)槭`反離子后,動(dòng)電電位為零,稱之為等電點(diǎn)。一個(gè)穩(wěn)定分散體系的形成,除了利用靜電排斥,即吸附于粒子表面的負(fù)電荷互相排斥,以阻止粒子與粒子之間的吸附/聚集而形成大顆粒而分層/沉降之外, 還要利用空間位阻效應(yīng)的理論,即在已吸附負(fù)電荷的粒子互相接近時(shí),使它們互相滑動(dòng)錯(cuò)開(kāi), 這類起空間位阻作用的表面活性劑一般是非離子表面活性劑。
靈活運(yùn)用靜電排斥配合空間位阻的理論, 既可以構(gòu)成一個(gè)高度穩(wěn)定的分散體系。高分子吸附層有一定的厚度,可以有效地阻擋粒子的相互吸附,主要是依靠高分子的溶劑化層,當(dāng)粉體表面吸附層達(dá)8~9nm時(shí),它們之間的排斥力可以保護(hù)粒子不致絮凝。所以高分子分散劑比普通表面活性劑好。