位阻穩定作用(Steric Stabilization,也可稱空間穩定作用)是指分散液的顆粒或乳液的液滴界面上吸附高分子聚合物,形成的聚合物吸附層阻止分散粒子或液滴間的聚結,使分散液或乳狀液穩定。
在溶液中的聚合物和聚合物在界面上的吸附
聚合物溶液在溶劑化過程中,溶劑分子與聚合物分子之間的作用使聚合物分子溶脹,聚合物分子本身的內聚力使聚合物分子力圖恢復最小的幾何構型——捲曲狀態,即能量最低狀態。在一定條件下,這兩種力達到平衡,溶液中的聚合物分子鏈像處於完全不受力作用的情況,這時溶液的行為符合理想溶液的狀態。可以通過調節溶劑、溫度等條件來實現這兩種力的平衡狀態。
調節溶劑成分,使聚合物分子鏈處於不受力的狀態,配製所得的溶劑稱為θ溶劑。常採用向良溶劑(使聚合物分子溶脹的溶劑)中加入不良溶劑(使聚合物分子捲曲的溶劑)來獲得θ溶劑。調節溫度同樣也能使溶液中聚合物分子鏈處於不受力的狀態,升高溫度,分子熱運動加劇,使分子鏈呈伸展狀態;降低溫度則使分子鏈呈捲曲狀態。與θ溶液對應的溫度稱為θ溫度。
隨著溶液中聚合物濃度逐漸增大,當大到某一濃度時,聚合物分子鏈開始相互重疊,在濃溶液中,聚合物分子鏈互相滲透。
一般情況下,一個大分子被吸附在界面上時,不是分子中每個單體單元都直接吸附在界面上,只有其中一些片段直接吸附在界面上,像一節節列車一樣排列在界面上,而聚合物其餘部分呈一些套環和尾巴伸向溶液。
作為穩定劑使用的聚合物分子鏈中要含有兩種性能不同的基團:①停靠基團A,對質點和液滴界面有很強的親合力,起錯定作用。②穩定基團B,對溶劑或介質有很強的親合力,它是提供位阻屏障的水溶性基團。最有效的聚合物穩定劑通常具有A和B所示結構的接枝或嵌段共聚物。一般來說,MA(整個總骨架的相對分子質量)應大致等於nMB,n是附著在A骨架上B鏈數目,以達到吸附作用與穩定作用最佳的搭配。
聚合物分子在界面上的吸附與小分子不同;這種吸附是多點連結,當溶液稀釋時,解吸很困難,幾乎是不可逆的,即使給予很長的時間,聚合物分子仍留在界面上。不同相對分子質量的聚合物,分子解吸的程度不同。聚合物分子鏈太長以致不能進入多孔性物質的一些孔內,大表面積的多孔表面不會被全部利用。聚合物分子吸附速度慢,多層吸附是罕見的。影響聚合物分子吸附的重要因素包括:聚合物分子的鏈長和鏈中每個統計單元的長、鏈的柔軟程度、聚合物的濃度、聚合物-溶劑和聚合物-界面的相互作用。