分散劑使用方法，了解不同分散效果的挑選原則

目錄 1.分散劑的效用是什麼?如何判斷分散劑是否有效?   a.分散性與分散安定性 2.分散劑要如何選擇正確的使用方法?   a.界達電位與分散劑濃度的3種趨勢   b.非離子型分散劑作用 3.添加分散劑後的粒徑及界達電位量測方法   a.原液狀態下分散性粒徑量測   b.原液狀態下分散安定性界達電位量測   c.維持分散劑濃度的樣品稀釋方法 4.量測分散效果的界達電位粒徑機台最佳選擇

分散劑是一種化學添加劑，常被用來促進顆粒或液滴在液體中的均勻分散。
它能降低顆粒之間的相互吸引力，避免它們聚集成團，從而穩定懸浮液的分散狀態。
在化學品中，分散劑廣泛應用於塗料、油墨、黏合劑、農藥等領域，能提高產品的穩定性、流動性以及最終的性能。
只要少量就能提高產品性質的魔法，一起看看吧!
 

分散劑的效用是什麼?如何判斷分散劑是否有效?

您是否有下面疑問，怎麼我的廠商跟我說這東西應該是150nm，但是我使用起來是幾um甚至是產生沉降的狀態?
當我們開發或向上游廠商購入一個新的化學產品，該如何正確地使用?
讓我們來看看下面一個案例。


將氧化鋁Al2O3粒子分別做4種不同處理，A是直接丟在水中，B與C分別用不同功率的超音波震盪進行物理式的分散，D是加入SDS分散劑後再進行超音波震盪。可以看到A狀態的粒徑約數μm，D可以到幾十nm。同一種物質是否經過分散處理，粒徑表現會有非常明顯的差異，特別是分散劑更是特別顯著的因素。
其實更仔細地說還可以分成分散性與分散安定性，詳細可以參考下面文章
📖 【界達電位粒徑分析儀】材料分散性與分散安定性->
  簡單來說物質在凝集狀態與分散狀態間轉變，分散劑就扮演著讓它持續維持分散狀態的使命。  

分散劑要如何選擇正確的使用方法?

然而分散劑不是一股腦的丟就可以了，使用多了不僅涉及成本提高，更有可能造成反效果，讓分散效果反而變差。
首先最重要的一點就是要選擇分散劑的種類。我們進行了下面實驗，一樣使用氧化鋁當案例，針對不同添加劑濃度下對氧化鋁粒徑作圖。

我們發現在分散劑(SHMP)濃度為3的單位時，粒徑突然暴增，也可以看到顯著的沉降現象。
為什麼會產生這樣的現象呢?分散劑不是應該幫助化學品分散嗎?
我們同步量測了不同濃度下的界達電位(Zeta potential)變化。


發現原來SHMP是帶負電型的添加劑，加到帶正電的氧化鋁溶液中反而中和了粒子本身帶的電荷而產生了沉降。
我們可以得到一個初步的結果。
使用電荷型分散劑時若加入相反電性(負電添加劑加入正電樣品，或反之)，反而會產生沉降。
這種反向的添加也可以稱為增凝劑，常用於水質處理等工序。
在處理時以增凝劑添加到水中，使水中的懸浮物質凝集沉降下來，以便後續處理。
 

界達電位與分散劑濃度的3種趨勢

選定分散劑後也要確認分散劑種類以及最佳使用濃度等等，上面有提到就算是有效的添加劑，也有可能在某個濃度下添加過頭而反轉趨勢。
如下圖
A是添加過頭後，分散效果反而變差。
B是反向的添加劑。
C是無效的添加劑。

離子型添加劑如圖所示，以界達電位來觀察可以得到非常直觀的效果預測。
一般來說界達電位的絕對值越高表示粒子周圍電性越強，能降低或抵消粒子間的吸引力，以維持穩定狀態。

非離子型分散劑作用

除此之外，也有另一種非離子型的分散劑。本身不依靠電荷斥力而是在表面接上高分子鍊，以形成立體障礙力維持分散。
但是非離子型的效果判斷就比較不直觀，因為接上高分子的關係會讓粒子單體的粒徑稍微增大，表面電荷也會有下降的趨勢。
然而現今還沒有較有效判斷非離子型分散劑效果的方法，僅能透過觀察添加後溶液的指標進行判別。
量測界達電位可以觀察到物性的變化，但難以直接連結到最後的分散效果。
 

添加分散劑後的粒徑及界達電位量測方法

粒徑、界達電位量測機台就是在幫助我們使用分散劑後是否有效，以及到底要加多少。
最理想的狀態下當然是能在原始濃度下直接量測，例如顏料、化工材料等不透光的樣品，若是稀釋後可能會影響判讀數據的正確性。
大塚的界達電位粒徑分析儀ELSZ，及多檢體粒徑分析儀nanoSAQLA都可以在不經稀釋的狀態下進行量測。

原液狀態下分散性粒徑量測

下面這個案例本來是使用其它廠牌粒徑分析儀，僅能量測左邊那個稀釋後透光的樣品，一直沒辦法找出問題在哪裡。
求助了我們以後發現原液的粒徑差距非常大，終於解決了這位客戶長久以來的心中疑惑。

原液狀態下分散安定性界達電位量測

另外，原液墨水狀態下的界達電位也沒有問題。大塚專利的FST法可以直接量測不透光的界達電位。

維持分散劑濃度的樣品稀釋方法

如果真的要稀釋後再量測，建議也要避免改變溶液中分散劑的濃度去稀釋樣品。
具體可以參考下面方法。

1. 取出適量樣品
2. 經過過濾或離心後將溶液中粒子去除
3. 用去除後包含分散劑的溶劑去稀釋樣品

這樣可以盡量維持分散劑、離子強度、pH值等條件得到較低濃度的樣品。

量測分散效果的界達電位粒徑機台最佳選擇

界達電位粒徑分析儀ELSZneo

大塚電子從1970年起，發家的第一個商用化產品就是動態光散射(光子相關器)，在後來也推出複合界達電位(zeta potential)的奈米粒徑分析儀，率先將背向光散射商用化量測不透光的粒徑分析方法。
不僅如此，載台在量測前可以針對不同濃度不同顏色樣品等自動尋找最佳量測位置及調整光源強度，可以直接量測油墨等不透光樣品的粒徑以及界達電位。更進一步提供固體表面電位量測方法，除了液體溶液以外也可以研究固體與液體間的交互作用。

多檢體奈米粒徑分析儀nanoSAQLA

主打量測方便的多檢體奈米粒徑分析儀nanoSAQLA。
不使用分注型的自動進樣確保您寶貴的樣品不會交叉汙染，而影響量測數值。
同樣也可以直接量測不透光樣品粒徑。


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