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分散劑的世界,聚少離多
發布日期:2022-05-30


分(fen)散(san)劑(ji)顧(gu)名(ming)思(si)義(yi)就(jiu)是(shi)一(yi)種(zhong)可(ke)以(yi)將(jiang)物(wu)質(zhi)均(jun)勻(yun)分(fen)散(san)的(de)東(dong)西(xi)。我(wo)想(xiang)在(zai)沒(mei)有(you)物(wu)質(zhi)概(gai)念(nian)的(de)遠(yuan)古(gu)時(shi)期(qi),我(wo)們(men)的(de)祖(zu)先(xian)會(hui)認(ren)為(wei)一(yi)些(xie)可(ke)以(yi)攪(jiao)拌(ban)的(de)機(ji)械(xie)工(gong)具(ju)就(jiu)是(shi)分(fen)散(san)劑(ji),因(yin)為(wei)它(ta)可(ke)以(yi)將(jiang)清(qing)水(shui)攪(jiao)渾(hun)、將整體分散;從人類學會釀造、染色、冶煉,直到中世紀的煉金術士時期,這期間的人們更偏向將分散劑當做一種使液體看起來更加均一的物質;如今,科學發展到有了化學學科的今天,出現了相對規範的定義:分散劑是指加入到粒度測量介質中能提高顆粒表麵與介質間親和性,使顆粒在介質中達到易浸潤又保持分散狀態的物質;或能產生空間位阻在顆粒表麵形成完整覆蓋層從而防止顆粒間團聚的物質。將來是否會出現更加完善的定義,我們期待科研人的努力……

分散劑的分類:

分散劑有很多種,初步估算,現存世界上有1000多種具有分散作用。按其結構來區分,可分為:陰離子型;陽離子型;非離子型;兩性型;電中性型;高分子型(包括高中低分子量)分散劑。常用的分散劑有無機分散劑,如六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、金屬皂類;有機小分子分散劑,如各類表麵活性劑(包括洗滌劑)、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等;高分子分散劑,如聚丙烯酸鈉鹽,聚乙烯醇、聚乙二醇、石蠟等。

分散劑的原理:

分散劑的作用有兩個:一是加快“團粒”解聚速度,縮短分散時間;二是延緩顆粒再次團聚的時間,保持顆粒長時間處於分散狀態。大部分分散劑都是通過濕潤、研磨與分散、偶聯和包裹穩定的過程來達到分散填料的目的。下麵分三部分介紹具體的作用過程:

A. 分散劑作用於固體粒子分散過程 

1. 固體粒子的濕潤過程,分散劑吸附於固體顆粒的表麵,降低固-液之間的表麵張力,使凝聚的固體顆粒表麵易於濕潤。

2. 粒子團的分散或破裂,分散劑通過作用於粒子團上的靜電、範(fan)德(de)華(hua)力(li)或(huo)氫(qing)鍵(jian)等(deng)力(li)的(de)作(zuo)用(yong),使(shi)粒(li)子(zi)團(tuan)滲(shen)透(tou)水(shui)產(chan)生(sheng)滲(shen)透(tou)壓(ya),降(jiang)低(di)粒(li)子(zi)團(tuan)間(jian)的(de)粘(zhan)結(jie)度(du)和(he)破(po)裂(lie)所(suo)需(xu)機(ji)械(xie)工(gong),從(cong)而(er)逐(zhu)漸(jian)起(qi)到(dao)分(fen)散(san)劑(ji)對(dui)粒(li)子(zi)團(tuan)的(de)分(fen)散(san)作(zuo)用(yong)。

3. 阻(zu)止(zhi)固(gu)體(ti)微(wei)粒(li)的(de)重(zhong)新(xin)聚(ju)集(ji),在(zai)固(gu)體(ti)粒(li)子(zi)表(biao)麵(mian)形(xing)成(cheng)雙(shuang)分(fen)子(zi)層(ceng)結(jie)構(gou),外(wai)層(ceng)分(fen)散(san)劑(ji)極(ji)性(xing)端(duan)與(yu)水(shui)有(you)較(jiao)強(qiang)親(qin)和(he)力(li),增(zeng)加(jia)了(le)固(gu)體(ti)粒(li)子(zi)被(bei)水(shui)濕(shi)潤(run)的(de)程(cheng)度(du),固(gu)體(ti)顆(ke)粒(li)之(zhi)間(jian)因(yin)靜(jing)電(dian)斥(chi)力(li)而(er)遠(yuan)離(li)。

B. 表麵活性劑在水介質的分散穩定作用

1. duifeijixinggutilizidefensanzuoyong,biaomianhuoxingjijiaruxuanfutihou,youyubiaomianhuoxingjikeyijiangdishuidebiaomianzhangli,erqiebiaomianhuoxingjideshushuijiankeyitongguofandehualixifuyufeijixinggutikelibiaomian,qinshuijishenrushuizhongtigaoqibiaomiandeqinshuixing。shifeijixinggutilizideshirunxingdedaogaishan

2. 對帶電質點的分散穩定作用:離li子zi型xing表biao麵mian活huo性xing劑ji質zhi點dian表biao麵mian帶dai有you同tong種zhong電dian荷he,當dang離li子zi型xing表biao麵mian活huo性xing劑ji所suo帶dai電dian荷he與yu質zhi點dian表biao麵mian相xiang同tong時shi,由you於yu靜jing電dian斥chi力li而er使shi離li子zi型xing表biao麵mian活huo性xing劑ji不bu易yi被bei吸xi附fu於yu帶dai電dian的de質zhi點dian表biao麵mian,但dan若ruo離li子zi型xing表biao麵mian活huo性xing劑ji與yu質zhi點dian間jian的de範fan德de華hua力li較jiao強qiang,能neng克ke服fu靜jing電dian斥chi力li時shi離li子zi型xing表biao麵mian活huo性xing劑ji可ke通tong過guo特te性xing吸xi附fu而er吸xi附fu於yu質zhi點dian表biao麵mian,此ci時shi會hui使shi質zhi點dian表biao麵mian的dezeta電勢的絕對值升高,使帶點質點在水中更穩定。

離li子zi型xing表biao麵mian活huo性xing劑ji與yu質zhi點dian表biao麵mian帶dai有you相xiang反fan電dian荷he,若ruo使shi用yong的de離li子zi型xing表biao麵mian活huo性xing劑ji與yu質zhi點dian間jian所suo帶dai電dian荷he相xiang反fan,在zai表biao麵mian活huo性xing劑ji濃nong度du較jiao低di時shi,質zhi點dian表biao麵mian電dian荷he會hui被bei中zhong和he,使shi靜jing電dian斥chi力li消xiao除chu,可ke能neng發fa生sheng絮xu凝ning;但dan表biao麵mian活huo性xing劑ji濃nong度du較jiao高gao時shi,在zai生sheng成cheng了le電dian性xing中zhong和he的de粒li子zi上shang再zai吸xi附fu了le第di二er層ceng表biao麵mian活huo性xing劑ji離li子zi後hou,固gu體ti顆ke粒li又you重zhong新xin帶dai有you電dian荷he,由you於yu靜jing電dian的de斥chi力li又you使shi固gu體ti微wei粒li重zhong新xin被bei分fen散san。

C. 表麵活性劑在有機介質中的分散穩定作用

zhidianzaiyoujijiezhizhongdefensanzhuyaoshikaokongjianweizuchanshengshangchililaishixiande。duiyufeijixingdezhidian,yikefuzhidianjiandefandehualierwendingfensanyuyoujijiezhizhong。duiyuyoujiyanliaodebiaomianchulikeyitongguoyixiajizhongfangshishixian

1. 使用有機胺類對有機顏料進行表麵處理

2. 使用顏料衍生物對有機顏料進行表麵處理。

分散劑的應用實例:

理li論lun介jie紹shao了le這zhe麼me多duo,分fen散san劑ji聚ju少shao離li多duo的de世shi界jie看kan似si離li我wo們men很hen遙yao遠yuan,其qi實shi無wu論lun是shi與yu我wo們men息xi息xi相xiang關guan的de日ri常chang生sheng活huo,還hai是shi材cai料liao人ren奮fen發fa圖tu強qiang的de科ke研yan事shi業ye都dou充chong斥chi著zhe各ge類lei分fen散san劑ji的de身shen影ying!

日常生活中遇到的衣物、碗筷洗滌,所用的洗滌劑就是一種典型的分散劑。洗滌劑通過剝離、包覆汙漬,使它們分散在水中,從而完成洗滌的目的。

科(ke)研(yan)工(gong)作(zuo)中(zhong),從(cong)反(fan)應(ying)前(qian)加(jia)入(ru)分(fen)散(san)劑(ji)使(shi)反(fan)應(ying)物(wu)均(jun)勻(yun)分(fen)散(san)後(hou)通(tong)過(guo)相(xiang)關(guan)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)均(jun)一(yi)形(xing)貌(mao)的(de)產(chan)物(wu),到(dao)反(fan)應(ying)後(hou)加(jia)入(ru)分(fen)散(san)劑(ji)通(tong)過(guo)相(xiang)關(guan)分(fen)離(li)手(shou)段(duan)提(ti)取(qu)生(sheng)成(cheng)產(chan)物(wu),再(zai)到(dao)後(hou)續(xu)功(gong)能(neng)測(ce)試(shi)中(zhong)加(jia)入(ru)分(fen)散(san)劑(ji)使(shi)產(chan)物(wu)性(xing)能(neng)更(geng)加(jia)穩(wen)定(ding),都(dou)離(li)不(bu)開(kai)分(fen)散(san)劑(ji)的(de)幫(bang)助(zhu)。

如,製作納米銀立方體:在乙二醇溶液中,通過加入醋酸銀、PVP、溴化鈉、硫化鈉等物質,氧化還原反應生產立方體納米銀顆粒,在此過程中充當包覆劑及分散劑的有PVP、溴離子和硫離子。可見在納米材料的製作過程中,分散劑會經常參與中間反應[1]。

製作鈀納米立方體:將氯亞鈀酸鉀、抗壞血酸、CTAB進行加熱攪拌反應,反應過程中CTAB對鈀源的分散作用,使得抗壞血酸更加容易還原鈀離子,並最終引導鈀晶體定向生長成具有固定形貌且單分散的納米立方體[2]。

導電油墨的形成:將納米銅粉、一縮二乙二醇、乙二醇乙醚以一定比例混合後,放入球磨機中球磨均勻,其中一縮二乙二醇、乙(yi)二(er)醇(chun)乙(yi)醚(mi)既(ji)充(chong)當(dang)溶(rong)劑(ji)也(ye)充(chong)當(dang)分(fen)散(san)劑(ji)。如(ru)此(ci)便(bian)可(ke)形(xing)成(cheng)分(fen)散(san)均(jun)勻(yun)的(de)導(dao)電(dian)油(you)墨(mo),再(zai)通(tong)過(guo)絲(si)網(wang)印(yin)刷(shua),還(hai)原(yuan)氣(qi)氛(fen)燒(shao)結(jie)即(ji)可(ke)得(de)到(dao)性(xing)能(neng)優(you)良(liang)的(de)導(dao)電(dian)回(hui)路(lu)[3]。

電池負極的形成:將磷酸錳鋰、乙炔黑、PVDF以75:15:10的質量比進行混合研磨,在此過程中PVDF充當溶劑及分散劑的作用。將分散良好後的電極材料均勻塗覆到鋁箔上即可形成電池的負極進行性能測試[4]。
材料的世界豐富多彩,其中有分散劑的世界,聚少離多!

參考文獻;

[1] Ruditskiy A, Xia Y. Toward the Synthesis of 10-nm Ag Nanocubes with Sharp Corners and Edges: The Roles of Heterogeneous Nucleation and Surface Capping.[J]. Journal of the American Chemical Society, 2016.
[2] Phan D T, Chung G S. Effects of Pd nanocube size of Pd nanocube-graphene hybrid on hydrogen sensing properties[J]. Sensors & Actuators B Chemical, 2014, 204:437-444.
[3] Zhang Y, Zhu P, Li G, et al. Facile preparation of monodisperse, impurity-free, and antioxidation copper nanoparticles on a large scale for application in conductive ink.[J]. Acs Applied Materials & Interfaces, 2014, 6(1):560-567.
[4] Zhou F, Zhu P, Fu X, et al. Comparative study of LiMnPO4 cathode materials synthesized by solvothermal methods using different manganese salts[J]. Crystengcomm, 2014, 16(5):766-774



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