고체 표면의 해리된 이온 구조와 선택적 이온 흡착으로 인해 액체상에 분산된 고체 입자가 전하를 운반하게 됩니다. 전체 시스템이 전기적으로 중성이므로 인접한 액체에 적절한 수의 반대 이온이 존재해야 합니다. 스턴(Stern)의 모델에 따라, 흡착 결합층과 확산층으로 구성된 전기 이중층에 대해 이야기하겠습니다.
두 입자가 서로 가까워지면 이중층은 서로 영향을 미치며, 전하가 반대인 경우 서로 끌어당기고 전하가 같으면 서로 밀어냅니다. 이러한 정전기력과 끌어당기는 런던-반 데르 발 힘 사이의 상호 작용은 DLVO 이론으로 설명됩니다.
첨가제는 안료 입자의 표면 전하에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 표적화된 강한 전하 생성은 높은 반발력 포텐셜을 유발하여 응집을 억제합니다. 고분자 전해질은 이러한 기능을 하는 분산 첨가제로 특히 적합합니다. 고분자 구조로 인해 안료 표면에 쉽고 지속적으로 흡착될 수 있으며, 자체의 다양한 이온 그룹은 상당한 표면 전하를 발생시킵니다.
이러한 유형의 안정화는 기본적으로 수성 시스템으로 제한되는데, 이는 물의 높은 유전 상수로 인해 수성 시스템에서만 충분히 강한 전하를 생성할 수 있기 때문입니다. 원칙적으로 이 메커니즘은 유기 용제에서도 작동하지만, 표면 전하가 훨씬 낮기 때문에 전기 이중층의 두께가 상당히 줄어들고 대부분의 경우 응집을 효과적으로 방지하기에 충분하지 않습니다.
유전 상수와 함께 이온 농도, 그리고 무엇보다도 이온의 원자가가 전기 이중층에 큰 영향을 미칩니다. 높은 이온 농도 및 다가 이온(낮은 농도에서도)은 안정화를 현저히 악화시키고 심지어 완전한 실패를 유발할 수도 있습니다.
흡착 결합층(스턴 층) 및 확산층
도료 산업에서 사용되는 정전기적 효과를 부여하는 표준 분산 첨가제는 칼륨, 나트륨 또는 암모늄 염으로서의 폴리인산과 폴리아크릴레이트입니다.
전하에 대한 영향과 함께 일부 경우(폴리머 구조에 따라 다름) 입체 효과에 의한 안정화 기여도 관찰될 수 있습니다. 폴리아크릴레이트의 구조는 바인더의 구조와 유사하므로 폴리인산보다 건조된 막에 영향을 덜 미칩니다. 인산염은 시스템에서 다가 이온(예: 칼슘)을 킬레이트화하여 안정화 메커니즘에 대한 이러한 이온의 부정적인 영향을 제거하는 데에도 이상적이라는 장점이 있습니다.
이러한 유형의 분산 첨가제는 수십 년 동안 수성 에멀젼 페인트에 성공적으로 사용되어 왔으며 오늘날에도 계속 사용되고 있습니다.
수성 시스템용 고분자 전해질 기반 분산 첨가제는 순수한 분산 첨가제이며 안료 습윤 특성이 거의 없습니다. 따라서 안료의 습윤성도 개선하려면 적절한 습윤 첨가제와 함께 사용해야 합니다.
