多组分纳米复合乳胶粒子的凝聚复合(5)
1.4 纳米彩色乳胶粒子的稳定和凝聚
1.4.1双电层模型及胶体稳定理论
彩色乳胶粒子是单体在引发剂及乳化剂共存的条件下聚合从而包覆颜料及功能材料而得到的40-100nm的粒子。国际纯粹化学与应用化学联合会(IUPAC)定义，所有微粒粒径位于l-1000纳米之内的都认定为胶体粒子，含有胶体粒子的体系称为胶体(分散)体系。由于纳米彩色乳胶粒子的合成体系为典型的胶体分散体系，其凝聚以及稳定性方面的特性是服从胶体稳定性理论的。
胶体体系作为高分散性多相体系，虽然其在热力学上是不稳定体系，但其具有着一定的动力学稳定性[22]。存在于液体介质中时，胶体粒子之间主要存在有长程范德华(Vander Waals)引力和双电层叠合时所产生的静电斥力，此外还有波恩(Born)斥力和渗透力，此些力都会对胶体体系的动力学稳定性造成影响。若静电斥力不足以克服胶粒布朗(Brown)运动碰撞所造成的聚结，胶体体系便会失去稳定性而发生聚沉。聚合过程中一般希望体系具备良好的聚合稳定性，然而之于胶乳粒子聚集成粒而言，适当降低乳液稳定性是较为有益的，胶体的稳定与凝聚是一对矛盾统一体。
关于胶体稳定性前人提出了许多模型以及理论。一般认为固液相相互接触时，既可以为固相从溶相中选择性吸附某种离子同时也可以是固相分子自身的电离作用令离子进入溶液，导致固液两相分别带有异种电荷，在界面处生成双电层结构。基于双电层结构的分析有助于阐释胶体体系的电动现象及其稳定性。基于双电层结构前人构建了Helmholz平板型模型、Gouy-Chapman扩散双电层模型、以及Stern模型三大模型[23-24]。
然而胶体稳定性则是指胶体微粒的一些特性比如粒子大小及分散体系的浓度在一定程度上具有稳定不变性。此种动态的稳定一般可以用聚集稳定性、动力稳定性以及热力学稳定性三大稳定性特征来进行表征[25]。一般认为胶体的稳定是胶体粒子间吸引力与排斥力相互制约相互作用的产物[26]。过去的学者们在这两种相互作用的基础之上建立起了胶体三大稳定理论，它们分别是DLVO理论、空间稳定性理论以及空缺稳定理论[25]。DLVO理论是由苏联科学家Derjaguin及Landau，荷兰科学家Verwey及Overbeek于20世纪四十年代发表的。经典的DLVO理论是阐释胶体稳定性以及电解质作用较为理想的理论。基本的机理是胶体微粒由于范德华力而相互靠近却又由于双电层的互相叠合而相互排斥。最后胶体的稳定性则由范德华引力与双电层斥力的相对大小来决定。如果吸引作用占据主导地位则胶体聚沉，反之则胶体稳定。空间稳定理论则在胶粒对高聚物吸附作用的根基上于50年代初期建立起来，其主要机理是胶粒间斥力源自于吸附高聚物层重合时所产生斥力位能，其中主要是熵斥力位能。空位稳定理论则明确表明若胶体微粒对高聚物是负吸附，即胶粒体相中的吸附物浓度高于表面层内的浓度，从而导致胶粒表层空位层的生成。当两个胶粒（平板）相互靠近时，平板间的溶液将会被排出。将高分子挤到体相不是自发过程，将溶剂挤到体相是自发过程。这两种作用的大小又由高分子浓度所决定。若平板间有较多的高分子，则胶粒难于靠近，称为空位稳定作用；若平板间高分子很少甚至几乎没有，移出就很容易，且阻挡两平板胶粒靠近的力就较小，胶体出现凝聚，称为空位凝聚作用。
1.4.2 纳米彩色乳胶粒子的凝聚
经典理论普遍认为乳胶粒子的凝聚具有以下三种机理，另外相同组分胶体粒子间的聚沉被称作均相凝聚而不同种类胶体粒子之间的聚沉被称之为异相凝聚[27-28]：