Tenside lagern sich durch selektive Adsorption an Pigmentpartikel an

2021-04-07 23:42:27

Einige Tenside können verwendet werden, um feine Feststoffpartikel (insbesondere Pigmente) in Flüssigkeiten zu dispergieren. Tenside lagern sich durch selektive Adsorption an Pigmentpartikel an.

Im wässrigen System werden hydrophobe (lipophile) Gruppen an der Oberfläche von Partikeln adsorbiert, während hydrophile (lipophile) Gruppen in die wässrige Phase hineinragen. Bei Verwendung des ionischen Tensids erfolgt die Trennung der Pigmentpartikel durch Ladungsstabilisierung. Die Ladungsstabilisierung ist das Ergebnis der elektrischen Abstoßung um Teilchen herum; Da alle Teilchen von der gleichen Ladung umgeben sind, stoßen sie sich gegenseitig ab, wenn sie nahe beieinander sind. In einigen wässrigen Beschichtungssystemen werden auch nichtionische Tenside benötigt, um eine sterische Stabilisierung um die Partikel herum zu gewährleisten.

Anders als beim wasserbasierten System wird beim nichtwässrigen Beschichtungssystem die oleophobe (hydrophile) Gruppe an der Partikeloberfläche adsorbiert, während die oleophobe (hydrophobe) Gruppe zur Lösungsmittelphase zeigt. In diesem Fall ist die Dispersion aufgrund der sterischen Stabilisierung tendenziell stabil. Die sterische Stabilisierung beruht auf der sterischen Hinderung der Molekülkette des solvatisierten Tensids im flüssigen Medium.

Die Struktur des Dispergiermittels unterscheidet sich geringfügig von der des Netzmittels. Das Dispergiermittel muss benetzt und an der Oberfläche der festen (Pigment-)Partikel verankert werden, ein Teil davon jedoch. Bildet eine Verbindung zwischen den Partikeln und dem Dispersionsmedium. Darüber hinaus muss der hydrophobe Teil (auch Schwanz genannt) ausreichend lang sein, damit die aus der Pigmentoberfläche herausragende Kette eine wirksame sterische Hinderung um die Partikel herum erzeugt. In lösungsmittelbasierten Beschichtungssystemen sollte die Schwanzlänge des Tensids mehr als c18h37 betragen. Ein Tensid mit guter Benetzungswirkung ist kein wirksames Dispergiermittel, da seine Kettenlänge zu kurz ist.

Das wirksame Verankerungsmittel (Ankermittel) ist an der Pigmentoberfläche adsorbiert, in Lösungsmitteln unlöslich oder nur geringfügig löslich und weist eine starke Affinität zur Partikeloberfläche auf. Die meisten Verankerungsmittel weisen eine starke Polarität auf und werden über Wasserstoffbrückenbindungen an die Partikeloberfläche gebunden. Beispiele für Ankergruppen sind Amine. Quartäres Ammoniumsalz, Harnstoff, Carbonsäure, Sulfonat und Phosphat. Einige Verankerungsmittel weisen spezifische Strukturen auf, beispielsweise große flache Farbstoffmoleküle, die zur Verankerung von Phthalocyaninblau- und Phthalocyaningrünpigmenten verwendet werden. Die Molekülstruktur dieser Farbstoffe ähnelt der von Pigmenten und sie neigen dazu, sich mit Pigmenten zu verbinden.

Es gibt kein universelles Netz- und Dispergiermittel für alle Pigmente. Allerdings können bessere und effektivere Benetzungs- und Dispergiereffekte erzielt werden, indem die Ankergruppe mit dem richtigen Schwanz ausgewählt wird und für bestimmte Pigmentmischungen geeignet ist.

Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, den Molekülen sowohl eine verankerte Masse als auch einen Schwanz zu verleihen. Es scheint, dass die Moleküle mit verzweigter Kettenstruktur und polaren Gruppen an der verzweigten Kette den besten Dispersionseffekt haben. Die Verzweigungskette fungiert als Ankergruppe und die Schleife zwischen den Verzweigungsverbindungspunkten ist das Ende. A-B-Block (a ist Ankermasse, B ist hydrophober Schwanz). A-B-A-Block-, B-a-b-Block-, Pfropf- oder Kammpolymer-Tenside können ebenfalls sehr wirksame Pigmentdispergiermittel für nichtwässrige Systeme sein.