¿Qué son los Dispersantes?
Los dispersantes son agentes que se utilizan para lograr una dispersión uniforme de partículas en un medio y mantener un estado de dispersión estable sin que se vuelvan a aglomerar.
Existen dos tipos principales de dispersantes: los dispersantes de tipo tensioactivo y los dispersantes de tipo polimérico. Los dispersantes de tipo tensioactivo contienen grupos hidrófilos e hidrófobos, y se clasifican en aniónicos, catiónicos o no iónicos, dependiendo del componente del grupo hidrófilo.
Principio de los Dispersantes
Los dispersantes ejercen dos tipos de efectos para lograr la dispersión de partículas en un líquido: la repulsión electrostática y la repulsión por impedimento estérico. Cuando las partículas están dispersas en un líquido, actúan dos fuerzas: la repulsión electrostática, que proviene de la carga en las superficies de las partículas, y la fuerza de van der Waals, una fuerza de cohesión. La magnitud de estas dos fuerzas determina si las partículas se mantienen dispersas o se aglomeran. En otras palabras, las partículas se aglomeran y sedimentan cuando la fuerza de van der Waals es mayor que la fuerza de repulsión electrostática.
1. Repulsión Electrostática
Las partículas de un dispersante están cargadas, y los iones de carga opuesta rodean a las partículas por su superficie exterior. Esta capa de carga e iones contrarios en la superficie de las partículas se denomina doble capa eléctrica. Cuando esta doble capa eléctrica se espesa con el dispersante, la fuerza de repulsión entre las dobles capas eléctricas entre las partículas aumenta y se suprime la aglomeración.
2. Repulsión por Impedimento Estérico
Un dispersante polimérico de gran peso molecular se adsorbe en la superficie de la partícula, formando una capa coloidal protectora e impidiendo que las partículas se aglomeren. A medida que aumenta el número de moléculas, la estructura se vuelve más voluminosa, y cuanto más voluminosas se vuelven las partículas, menos probable es que se acerquen unas a otras, lo que conduce a la estabilización de la dispersión.
Cuando se utilizan disolventes orgánicos como disolventes de dispersión, la fuerza de repulsión de las cargas es más débil que en los sistemas acuosos. Por tanto, se recurre a la dispersión por repulsión de impedimentos estéricos. Al seleccionar un dispersante a base de polímeros, además de la estructura molecular es importante el peso molecular. Cuanto mayor sea el peso molecular, mayor será el efecto coloidal protector, pero si el peso molecular supera varios cientos de miles, la molécula dispersante se adsorbe en dos o más partículas, provocando el avance de la aglomeración, por lo que debe seleccionarse un peso molecular adecuado.
Tipos de Dispersantes
Los tipos de dispersantes incluyen dispersantes de tipo surfactante, dispersantes de tipo polimérico y dispersantes de tipo inorgánico. Dentro de éstos, los dispersantes se clasifican a su vez en aniónicos, catiónicos y no iónicos.
¿Cómo Elegir unos Dispersantes?
La elección del dispersante depende de la calidad de la dispersión, el medio dispersante y la concentración de dispersión, pero los tres puntos siguientes son importantes a la hora de dispersar en agua:
- Seleccione un dispersante que se disuelva bien en el agua y sea fácilmente absorbido por el dispersante a dispersar.
- Cuanto menor sea el tamaño de la partícula, mayor será la cohesión y más difícil su dispersión, por lo que se debe utilizar un tipo de tensioactivo con buenas propiedades humectantes que reduzca la energía interfacial.
- Cuando la concentración de la dispersión es alta, resulta eficaz un tipo de polímero que tenga un efecto de repulsión por impedimento estérico.
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Diferencias entre las Funciones de los Dispersantes y la Dispersión
Una función distinta de la dispersión de los dispersantes es la mejora de la humectabilidad del material base. En el caso de pinturas y recubrimientos, cuando la pintura se aplica a la superficie que se va a recubrir, dependiendo de la combinación, la humectabilidad puede ser deficiente y la pintura puede descascarillarse.
La causa del descascarillado es la tensión superficial, que es la fuerza que reduce al máximo el área de contacto entre el líquido y el objeto recubierto. Añadir un dispersantes reduce la tensión superficial y permite que la pintura se extienda más fácilmente sobre la pieza de trabajo.