常用的非離子表面活性劑有聚乙烯醇類、烷基苯聚乙烯醇類、聚氧乙烯 - 聚氧丙烯共聚物高分子表面活性劑和束狀共聚高分子表面活性劑等。當(dāng)上述分散劑用于穩(wěn)定納米粒子時(shí),分散劑的憎水部分在溶劑中被介質(zhì)完全溶劑化,從而提供了一個(gè)很強(qiáng)的排斥力。空間相互作用力由兩方面組成:①混合效應(yīng);②熵效應(yīng)。
混合效應(yīng)是由于當(dāng)兩個(gè)顆粒/液珠趨近至小于其本身外層吸附層厚度的2倍時(shí),吸附層中的親液支鏈相互重疊發(fā)生不利混合而產(chǎn)生的。在這種情況下,在重疊區(qū)中分散劑的鏈段濃度變得大于吸附層中的其他區(qū)域(即在重疊區(qū)有較高的滲透壓),結(jié)果導(dǎo)致在體相中的溶劑向該區(qū)擴(kuò)散。這樣將迫使顆粒/液珠被分開。空間相互作用力的另一貢獻(xiàn)是由于分子鏈的重疊而使構(gòu)型熵減少所引起的斥力,該效應(yīng)被稱為體積限制效應(yīng)或者熵效應(yīng)或者彈性相互作用。空間穩(wěn)定比電荷穩(wěn)定更有效,它對(duì)pH和電解質(zhì)濃度不敏感。
在使用納米粒子的過(guò)程中,解決納米粒子的分散問(wèn)題一直備受關(guān)注。超細(xì)粒子具有表面效應(yīng)和體積效應(yīng),表現(xiàn)出不同于大顆粒物料的特異性能,其特異性能在很大程度上受粒子粒徑大小的影響。納米粒子因特殊的表面結(jié)構(gòu)很容易形成團(tuán)聚體。納米粒子間存在著有別于常規(guī)粒子 (或顆粒) 間的作用能,暫且稱為納米作用能。定性地講,這種納米作用能就是納米粒子的表面因缺少鄰近配位的原子,而具有很高的活性,這是納米粒子彼此團(tuán)聚的內(nèi)在屬性。其物理意義應(yīng)是單位比表面積納米粒子具有的吸附力。這種吸附力是納米粒子幾個(gè)方面吸附的總和:納米粒子間氫鍵、靜電作用產(chǎn)生的吸附;納米粒子間的量子隧道效應(yīng)、電荷轉(zhuǎn)移和界面原子的局部耦合產(chǎn)生的吸附;納米粒子巨大的比表面產(chǎn)生的吸附。納米作用能是納米粒子容易團(tuán)聚的內(nèi)在因素。
要穩(wěn)定納米粒子在液體中的分散體系,主要由減少吸引力、增加排斥力來(lái)控制顆粒/液珠形成聚塊或絮凝。表面活性劑可以創(chuàng)造出一個(gè)斥力來(lái)與吸附力相抗衡,即建立一個(gè)能壘來(lái)抵抗聚結(jié)的發(fā)生。這可以使用陰離子表面活性劑或者聚電解質(zhì)吸附在顆粒/液珠的表面而形成一個(gè)擴(kuò)散的雙電層,由此達(dá)到阻止帶電顆粒/液珠靠得太近而發(fā)生絮凝或聚結(jié)的目的。另一種方法是使用空間壁壘。這可以通過(guò)使用非離子表面活性劑或者高分子表面活性劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。