农药剂型博客

对于纳米粉体采取适当的手段阻止原生粒子再团聚以使团聚体彻底分散，才能获得良好的分散效果，因此，在分散过程中必须使每一个新形成的粒子表面迅速被介质润湿，即被分散介质所隔离，才能防止重新聚集，并有足够高的能量以防止粒子间相互膨胀接触，重新团聚。

    纳米粉体分散在介质中，由于颗粒的尺寸在纳米级，所形成的悬浮液属于胶体的范畴。一般情况下，由于纳米粉体的表面能非常大，胶体悬浮液是热力学不稳定的，但是，如果有一个能垒的存在，则胶体可以存在动力学稳定性。这种稳定作用来源于双电层斥力和静态相互作用力。假如相互作用力足够大，可以提供能垒，将可以防止或破坏纳米颗粒的团聚。所有纳米粉体在介质中的分散问题均与此有关。

    分散体系的稳定性是指某种性质(例如分散相浓度、颗粒大小、体系黏度和密度等)有一定程度的不变性。由于纳米粒子的粒径近似于胶体粒子，所以可以借助胶体稳定理论来探讨纳米粒子在液体介质中的分散性。

    综上所述，胶体的稳定或聚沉取决于胶粒之间的排斥力和吸引力。排斥力使颗粒之间分散，增加微粒在介质中的稳定性，而吸引力则使微粒团聚。所以，根据这两种力产生的原因及其相互作用，纳米粉体在介质中的分散性可以用胶体理论加以讨论。胶体分散有三大稳定理论：DLV0理论、空间位阻稳定理论、空缺稳定理论，下面分别加以介绍。

    一、DLV0理论

    DLV0理论是研究带电胶粒稳定性的理论。它是l941年由前苏联的德尔加昆和朗道(Dariaguin and Landon)以及l948年由荷兰的维韦和奥弗比克(Verwey and Overbeek)分别独立提出来的，取四人名字第一个字母，因此，称为DLV0理论。DLV0理论主要是通过粒子的双电层理论来解释分散体系稳定的机理及影响稳定性的因素。根据双电层模型，颗粒表面带电荷，颗粒被离子氛包围(如图1所示)。

    图1中胶粒带正电，线圈表示正电荷的作用范围。由于离子氛中反离子的屏蔽效应，线圈以外不受胶粒电荷的影响，因此，当两个粒子趋近而离子氛尚未接触时，粒子间并无排斥作用；当粒子相互接近到离子氛发生重叠时(见图2)，处于重叠区中的离子浓度显然较大，破坏了原来电荷分布的对称性，引起了离子氛中电荷的重新分布，即离子从浓度较大区间向未重叠区间扩散，使带正电的粒子受到斥力而相互脱离，这种斥力是通过粒子间距离表示。位能曲线上出现一峰值U，称为位垒，只要位垒足够高，颗粒的运动无法克服它，则胶体就保持稳定。   

图1颗粒表面双电层

图2颗粒表面离子氛重叠状态

图3两颗粒位能与距离关系曲线

    由图3可知，当两粒子相距较远时，离子氛尚未重叠，粒子间“远距离”的吸引力在起作用，即引力占优势，曲线在横轴以下，总位能为负值；随着距离的缩短，离子氛重叠，此时斥力开始出现，总位能逐渐上升为正值，斥力也随距离变小而增大，至一定距离时出现一个能峰U_R。位能上升至最大点，意味着两粒子间不能进一步靠近，或者说它们碰撞后又会分离开来。如越过位能峰，位能即迅速下降，说明当粒子间距离很近时，离子氛产生的斥力，正是微粒颗粒避免团聚的重要因素，离子氛所产生斥力的大小取决于双电层厚度。因此，可通过向分散系中加入能电解的物质如六偏磷酸钠、氯化钠、硝酸钠于悬浮液中来降低电位，也可以加入与颗粒表面电荷相同的离子表面活性剂，因为它的吸附会导致表面动电

位增大，从而使体系稳定性提高。

    二、空间位阻稳定理论   

    应用DLV0理论解释一些高聚物或非离子表面活性剂的胶体物系的稳定性时往往遇到麻烦，其重要原因是忽略了吸附聚合物层的作用。胶体吸附聚合物之后产生一种新的排斥位能——空间斥力位能，因此存在聚合物吸附层时，颗粒之间的总位能：

E=E_A+E_R+E_S    (5—1)

式中E_A——微粒之间吸引能；

E_R——微粒之间排斥能；

E_s——微粒之间空间斥力位能。

    由上式可知，E_S对胶体的稳定性起到重要作用，故称其稳定理论为空间位阻稳定理论。

    三、空缺稳定理论

    由于颗粒对聚合物产生负吸附，在颗粒表面层，聚合物浓度低于溶液的体相浓度。这种负吸附现象导致颗粒表面形成一种“空缺层”，当空缺层发生重叠时就会产生斥力能或吸引能，使物系的位能曲线发生变化。在低浓度溶液中，吸引能占优势，胶体稳定性下降。在高浓度溶液中，斥力能占优势，使胶体稳定。由于这种稳定是靠空缺层的形成，故称空缺稳定理论。

    在胶体稳定性研究中，分散剂由于能显著地改变悬浮颗粒的表面状态和相互作用而成为研究的焦点。分散剂在悬浮液中可以吸附在颗粒表面，提高颗粒的排斥势能而阻止微粒的团聚。但分散剂在粉体表面的吸附有一最佳值，只有在分散剂达到饱和吸附量时，悬浮液的黏度才最小，体系才稳定。同时，研究还发现，溶液的酸碱性显著地影响分散剂在粉体表面的吸附状况。