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表面活性剂可以创造出一个斥力来与吸附力相抗衡

2022-01-07 09:25:44
作者:翊成网络g

常用的非离子表面活性剂有聚乙烯醇类、烷基苯聚乙烯醇类、聚氧乙烯 - 聚氧丙烯共聚物高分子表面活性剂和束状共聚高分子表面活性剂等。当上述分散剂用于稳定纳米粒子时,分散剂的憎水部分在溶剂中被介质完全溶剂化,从而提供了一个很强的排斥力。空间相互作用力由两方面组成:①混合效应;②熵效应。


表面活性剂


混合效应是由于当两个颗粒/液珠趋近至小于其本身外层吸附层厚度的2倍时,吸附层中的亲液支链相互重叠发生不利混合而产生的。在这种情况下,在重叠区中分散剂的链段浓度变得大于吸附层中的其他区域(即在重叠区有较高的渗透压),结果导致在体相中的溶剂向该区扩散。这样将迫使颗粒/液珠被分开。空间相互作用力的另一贡献是由于分子链的重叠而使构型熵减少所引起的斥力,该效应被称为体积限制效应或者熵效应或者弹性相互作用。空间稳定比电荷稳定更有效,它对pH和电解质浓度不敏感。

在使用纳米粒子的过程中,解决纳米粒子的分散问题一直备受关注。超细粒子具有表面效应和体积效应,表现出不同于大颗粒物料的特异性能,其特异性能在很大程度上受粒子粒径大小的影响。纳米粒子因特殊的表面结构很容易形成团聚体。纳米粒子间存在着有别于常规粒子 (或颗粒) 间的作用能,暂且称为纳米作用能。定性地讲,这种纳米作用能就是纳米粒子的表面因缺少邻近配位的原子,而具有很高的活性,这是纳米粒子彼此团聚的内在属性。其物理意义应是单位比表面积纳米粒子具有的吸附力。这种吸附力是纳米粒子几个方面吸附的总和:纳米粒子间氢键、静电作用产生的吸附;纳米粒子间的量子隧道效应、电荷转移和界面原子的局部耦合产生的吸附;纳米粒子巨大的比表面产生的吸附。纳米作用能是纳米粒子容易团聚的内在因素。

要稳定纳米粒子在液体中的分散体系,主要由减少吸引力、增加排斥力来控制颗粒/液珠形成聚块或絮凝。表面活性剂可以创造出一个斥力来与吸附力相抗衡,即建立一个能垒来抵抗聚结的发生。这可以使用阴离子表面活性剂或者聚电解质吸附在颗粒/液珠的表面而形成一个扩散的双电层,由此达到阻止带电颗粒/液珠靠得太近而发生絮凝或聚结的目的。另一种方法是使用空间壁垒。这可以通过使用非离子表面活性剂或者高分子表面活性剂来实现。


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