Qu’est-ce qu’un dispersant ?
Les dispersants sont des agents utilisés pour disperser uniformément les particules et maintenir un état de dispersion stable sans ré-agglomération.
Les dispersants peuvent être classés en deux grandes catégories : les dispersants de type tensioactif et les dispersants de type polymère. Les dispersants de type surfactant sont constitués de groupes hydrophiles et hydrophobes et sont classés comme anioniques, cationiques ou non ioniques en fonction de la composante du groupe hydrophile.
Principe des dispersants
Il existe deux types d’expression de l’effet des dispersants : la répulsion électrostatique et la répulsion due à l’encombrement stérique. Deux forces agissent entre les particules dispersées dans un liquide : la répulsion électrostatique, qui provient de la charge des surfaces des particules, et les forces de cohésion appelées forces de van der Waals. L’importance de ces deux forces détermine si les particules sont agglomérées ou dispersées. En d’autres termes, les particules s’agglomèrent et se déposent lorsque la force de van der Waals est supérieure à la force de répulsion électrostatique.
1. Répulsion électrostatique
Les particules d’un dispersant sont chargées et des ions de charge opposée entourent les particules sur leur surface extérieure. Cette couche de charge et de contre-ions à la surface des particules est appelée double couche électrique. Lorsque cette double couche électrique est épaissie par le dispersant, la force de répulsion entre les doubles couches électriques entre les particules augmente et l’agglomération est supprimée.
2. Répulsion due à l’encombrement stérique
Lorsqu’un dispersant polymère de poids moléculaire élevé s’adsorbe sur la surface des particules, il forme une couche colloïdale protectrice, empêchant les particules de s’agglomérer entre elles. Plus le nombre de molécules augmente, plus la structure devient volumineuse, et plus les particules deviennent volumineuses, moins elles sont susceptibles de s’approcher les unes des autres, ce qui conduit à la stabilisation de la dispersion.
Lorsque des solvants organiques sont utilisés comme solvants dispersants, la force de répulsion des charges est plus faible que dans les systèmes aqueux. La dispersion par répulsion de l’encombrement stérique est donc utilisée. Lors de la sélection d’un dispersant à base de polymère, le poids moléculaire est important en plus de la structure moléculaire. Plus le poids moléculaire est élevé, plus l’effet colloïdal protecteur est important. Si le poids moléculaire dépasse plusieurs centaines de milliers, la molécule de dispersant s’adsorbe sur deux particules ou plus, ce qui entraîne une agglomération.
Types de dispersants
Les types de dispersants comprennent les dispersants de type surfactant, les dispersants de type polymère et les dispersants de type inorganique. Ils sont classés en trois catégories : anioniques, cationiques et non ioniques.
Comment choisir un dispersant
Le choix d’un dispersant dépend de la qualité de la dispersion, du milieu de dispersion et de la concentration de la dispersion, mais les trois points suivants sont importants lors de la dispersion dans l’eau :
- Choisir un dispersant qui se dissout bien dans l’eau et qui est facilement absorbé par le produit à disperser.
- Plus la taille des particules est petite, plus la cohésion est élevée et plus il est difficile de les disperser ; il convient donc d’utiliser un type de tensioactif ayant de bonnes propriétés de mouillage et réduisant l’énergie interfaciale.
- Lorsque la concentration de la dispersion est élevée, un type de polymère est efficace, car on peut s’attendre à ce qu’il ait un effet de répulsion de l’encombrement stérique.
Autres informations sur les dispersants
Fonctions des dispersants autres que la dispersion
Une fonction autre que la dispersion est l’amélioration de la mouillabilité du matériau de base. Dans le cas des peintures et autres revêtements, lorsque la peinture est appliquée sur la surface de la pièce, en fonction de la combinaison, les propriétés de mouillage peuvent être médiocres et la peinture peut s’écailler.
La cause de l’écaillage est la tension superficielle, c’est-à-dire la force qui réduit autant que possible la surface de contact entre le liquide et l’objet revêtu. L’ajout d’un dispersant réduit la tension de surface et permet à la peinture de s’étaler plus facilement sur la pièce.