Der kritische Koagulationspunkt
Beim isoelektrischen Punkt IEP einer pH Titration und dem Ladungsnullpunkt PZC (point of zero charge) einer Polyelektrolyt-Titration ist das Zetapotential bzw. Strömungspotential der Partikel gleich 0 mV. Am IEP bzw. am PZC erreicht eine Dispersion, die elektrostatisch stabilisiert ist, ihre maximale Instabilität. An diesem Punkt ist aber alles Wesentliche bereits gelaufen. Verfolgt man eine Titration - gleich ob nach pH oder verbrauchten Polyelektrolyten – simultan mit einer Größenmessung, kann der Beginn einer Koagulation schon lange vor Erreichen des Ladungsnullpunktes festgestellt werden. Diesen kritischen Koagulationspunkt gilt es zu kennen.
Als Beispiel wird eine Al2O3 Suspension hergenommen, die als Pigmentträger für Ink Jet Papier zum Einsatz kommt. Bei pH 4 ist die Partikelgröße 165 nm, die Suspension ist stabil. Titriert man mit NaOH, tritt eine Koagulation bereits bei pH 7 auf, obwohl der IEP erst bei pH 8,4 liegt (Abb.1). Das Monitorsignal in der Titration ist das Zetapotential, ein Stabilitätsindikator für elektrostatisch stabilisierte Dispersionen. Eine ähnliche Kontrolle ist erforderlich, wenn Pigmentpartikel funktionalisiert werden, während die Retention von Füllstoffen optimal bleiben soll. Beispielhaft wird dieselbe Al2O3 Dispersion bei pH 4 einer Polyelektrolyttitration unterzogen, bis der PZC erreicht ist (Abb.2). In ähnlicher Weise wird auch hier ein kritischer Koagulationspunkt vor Erreichen des PZC erkannt.
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Particle Metrix, November 2013
1) PTS NEWS 01/2008 www.ptspaper.de/fileadmin/PTS/Dokumente/Unternehmen/PTS_News/Juni_2008/Seiten_54_55.pdf