Technologische Produkte aus Dispersionskolloiden

Die chemische Industrie stellt viele Produkte auf der Basis von Dispersionskolloiden her, die uns aus dem täglichen Leben vertraut sind. Viele erwünschte Eigenschaften und Nutzungsmöglichkeiten beruhen auf der enormen spezifischen Oberfläche: Die Oberfläche eines Gramms einer fein dispergierten Substanz erreicht leicht die Fläche eines Fußballfeldes. Die große innere Oberfläche der Dispersion kann Schadstoffe oder Verunreinigungen wirkungsvoll binden, z. B. bei der Abwasserreinigung. Kolloidale Metall- und Halbleiterteilchen sind interessant für Anwendungen in der nichtlinearen Optik und der Katalyse.

Ein weiteres großes Anwendungsgebiet für Kolloide sind Farben und Lacke. Auch die Wirkstoffe in Arznei- und Pflanzenschutzmitteln liegen in Kolloidform vor. Bei Informationsspeichern wie Magnetbändern und Festplatten sind magnetische Pigmente dispergiert. Die Gemeinsamkeit dieser und anderer praktisch genutzter Kolloide ist, dass die gewünschte Eigenschaft, also etwa die Magnetisierung im Falle der Magnetbänder, in kristallinen, mikrokristallinen oder amorphen Festkörperpartikeln enthalten ist. Bei Lacken muss je nach Pigment und verwendetem Lösungsmittel die Pigmentoberfläche z. B. durch Polymere so modifiziert werden, dass vor der Verarbeitung oder Anwendung keine Ausflockung eintritt; außerdem ist die Form der Pigmente entscheidend für die Viskosität der Dispersion. Der Wunsch nach einer Kombination verschiedener Eigenschaften, wie gutes Streichverhalten und hohe optische Reflektivität, erfordert den Einsatz von vielkomponentigen Mischungen. Daher sind für eine optimale Herstellung und Verarbeitung der Produkte viele physikalische und chemische Eigenschaften gleichzeitig zu berücksichtigen.

Das Fließverhalten ist eine wichtige Eigenschaft eines Produkts. Kolloidale Suspensionen sind nicht-Newtonsche Flüssigkeiten, d. h. sie haben Viskositäten, die von der Schergeschwindigkeit abhängen. Dispersionsfarben müssen sich leicht verstreichen lassen, also bei Scherung dünnflüssig sein, aber sie müssen nach Aufbringen auf den zu streichenden Gegenstand eine hohe Viskosität haben, damit sie nicht tropfen. Zudem sollen sie einen möglichst großen Feststoffanteil haben, der die Farbpigmente enthält. Die Kolloidchemiker haben im Laufe von Jahrzehnten ein sehr reiches empirisches Wissen aufgebaut über die jeweils "richtige" Zusammensetzung der komplexen Dispersionen, mit der man optimale Ergebnisse erzielt. Doch die Theorie ist noch nicht in der Lage, das Fließverhalten der Kolloide auf ihre mesoskopischen Eigenschaften wie Form, Ladungszustand und Konzentration der Teilchen zurückzuführen.