Was ist Dispergiermittel?
Dispergiermittel sind Mittel, die dazu dienen, Dispersionspartikel in einem Dispersionsmittel gleichmäßig zu dispergieren und einen stabilen Dispersionszustand ohne Reagglomeration aufrechtzuerhalten.
Dispergiermittel lassen sich grob in “Dispergiermittel vom Typ Tensid” und “Dispergiermittel vom Typ Polymer” einteilen. Dispergiermittel vom Typ Tensid bestehen aus hydrophilen und hydrophoben Gruppen und werden je nach der Komponente der hydrophilen Gruppe als anionisch, kationisch oder nichtionisch klassifiziert.
Prinzip des Dispergiermittels
Es gibt zwei Arten von Dispergiermittel-Effekten, die in Dispergiermitteln auftreten: elektrostatische Abstoßung und sterische Hinderungsabstoßung. Zwischen den in einer Flüssigkeit dispergierten Teilchen wirken zwei Kräfte: die elektrostatische Abstoßung, die auf die Ladung der Teilchenoberflächen zurückzuführen ist, und die Kohäsionskräfte, die Van-der-Waals-Kräfte. Die Größe dieser beiden Kräfte bestimmt, ob die Teilchen agglomeriert oder dispergiert sind. Mit anderen Worten: Die Teilchen agglomerieren und setzen sich ab, wenn die van-der-Waals-Kraft größer ist als die elektrostatische Abstoßungskraft.
1. Elektrostatische Abstoßung
Die Partikel in einem Dispersionsmittel sind geladen, und Ionen mit entgegengesetzter Ladung umgeben die Partikel auf ihrer äußeren Oberfläche. Diese Schicht aus Ladung und Gegenionen auf der Partikeloberfläche wird als elektrische Doppelschicht bezeichnet. Wenn diese elektrische Doppelschicht durch das Dispergiermittel verdickt wird, nimmt die Abstoßungskraft zwischen den elektrischen Doppelschichten zwischen den Teilchen zu und die Agglomeration wird unterdrückt.
2. Abstoßung durch sterische Hinderung
Wenn ein polymeres Dispergiermittel mit hohem Molekulargewicht an der Partikeloberfläche adsorbiert, bildet es eine kolloidale Schutzschicht, die verhindert, dass die Partikel miteinander agglomerieren. Mit zunehmender Anzahl der Moleküle wird die Struktur voluminöser, und je voluminöser die Partikel werden, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich einander annähern, was zu einer Stabilisierung der Dispersion führt.
Wenn organische Lösungsmittel als Dispersionslösungsmittel verwendet werden, ist die Kraft der Ladungsabstoßung schwächer als in wässrigen Systemen. Daher wird die Dispersion durch sterische Hinderungsabstoßung genutzt. Bei der Auswahl eines Dispergiermittels auf Polymerbasis ist neben der Molekülstruktur auch das Molekulargewicht von Bedeutung. Je höher das Molekulargewicht ist, desto größer ist die schützende kolloidale Wirkung, aber wenn das Molekulargewicht mehrere Hunderttausend übersteigt, adsorbiert das Dispergiermittelmolekül an zwei oder mehr Teilchen, was zu einer fortschreitenden Agglomeration führt, weshalb ein geeignetes Molekulargewicht gewählt werden muss.
Dispergiermittel-Typen
Zu den Dispergiermitteltypen gehören oberflächenaktive Dispergiermittel, polymere Dispergiermittel und anorganische Dispergiermittel. Innerhalb dieser Typen werden sie weiter in anionische, kationische und nichtionische Dispergiermittel unterteilt.
Wie wählt man ein Dispergiermittel aus?
Die Wahl des Dispergiermittels hängt von der Dispergierqualität, dem Dispergiermedium und der Dispergierkonzentration ab, aber die folgenden drei Punkte sind beim Dispergieren in Wasser wichtig
- Wählen Sie ein Dispergiermittel, das sich gut in Wasser auflöst und vom zu dispergierenden Stoff leicht aufgenommen werden kann.
- Je kleiner die Partikelgröße ist, desto höher ist die Kohäsion und desto schwieriger ist das Dispergiermittel zu dispergieren; verwenden Sie daher einen Tensidtyp mit guten Benetzungseigenschaften, der die Grenzflächenenergie verringert.
- Bei einer hohen Dispersionskonzentration ist ein Polymertyp wirksam, bei dem ein sterischer Abstoßungseffekt zu erwarten ist.
Weitere Informationen über Dispergiermittel
Andere Funktionen von Dispergiermitteln als die Dispergierung
Eine andere Funktion von Dispergiermitteln als die Dispergierung ist die Verbesserung der Benetzbarkeit mit dem Grundmaterial. Bei Lacken und anderen Beschichtungen können die Benetzungseigenschaften beim Auftragen des Lacks auf die Oberfläche des Werkstücks je nach Kombination schlecht sein und der Lack kann abblättern.
Die Ursache für das Abblättern ist die Oberflächenspannung, d. h. die Kraft, die die Kontaktfläche zwischen der Flüssigkeit und dem beschichteten Gegenstand so weit wie möglich verringert. Durch die Zugabe eines Dispergiermittels wird die Oberflächenspannung verringert und die Farbe lässt sich leichter auf dem Werkstück verteilen.