Esfera de Hansen obtenida para partículas de TiO2
La formulación de suspensiones de partículas estables es de gran interés para académicos e industriales, ya que les permite mejorar las propiedades y la vida útil de sus productos. En general, la elección del medio de estabilización es fundamental para evitar la aglomeración de partículas antes de añadir aditivos (tensioactivos, polímeros, etc.), que suelen ser bastante caros. La técnica de Hansen puede adaptarse para describir la estabilidad de las partículas en diversos disolventes usando tres parámetros diferentes (δD, δP y δH), que representan las interacciones entre la partícula y el medio de dispersión.
En este contexto, cada partícula o disolvente se puede representar mediante un punto en un espacio tridimensional, con estos parámetros como valores de coordenadas. La estabilidad de las partículas se evalúa con un rango de disolventes conocidos que presentan una gran variación en estos espacios tridimensionales, seguido de una clasificación de los disolventes probados como medios de estabilización aptos o deficientes. El límite entre disolventes aptos y deficientes permite construir una esfera, donde el centro se corresponde a los parámetros de Hansen de la partícula. Si hay otro disolvente dentro de la esfera, puede considerarse un medio de estabilización apto. Por el contrario, un disolvente situado fuera de la esfera supondría una estabilización deficiente de la suspensión. De este modo, el Índice de estabilidad de TURBISCAN (TSI) resulta de lo más adecuado para evaluar la capacidad de cada disolvente a la hora de estabilizar partículas de TiO2 y, por lo tanto, para crear la correspondiente esfera de Hansen.
Esfera de Hansen obtenida para partículas de TiO2
Con la tecnología TURBISCAN es fácil diferenciar con precisión la pequeña variación de estabilidad de los disolventes probados como medios de dispersión aptos, algo que resulta bastante difícil con la observación convencional. Estas mediciones precisas permiten generar una esfera de Hansen, más relevante y restrictiva que las que se obtienen mediante la caracterización visual de las muestras, como siempre viene haciéndose.
Además de pronosticar si otros disolventes son medios de estabilización aptos o deficientes, también se puede predecir la clasificación de las propiedades de estabilización del disolvente, considerando que cuanto menor sea la distancia entre el disolvente y el centro de la esfera, más estabilizada debería resultar la suspensión.
De este modo, la representación de la esfera permite deducir cómo aumentar la estabilidad de la suspensión utilizando mezclas de disolventes, como sucede con la mezcla de etanol y DMSO. De hecho, debido a las posiciones específicas del etanol y el DMSO ubicadas en los bordes opuestos de la esfera de Hansen para el TiO2, es bastante fácil formular una mezcla de estos dos disolventes, mucho más cercana al centro de la esfera y que proporciona una mejor estabilidad de la suspensión.
Mejora del rendimiento de la estabilidad de la suspensión de TiO2 con una mezcla de etanol y DMSO en comparación con otros disolventes
Este método también puede emplearse para pronosticar cuáles son los disolventes más ecológicos y económicos que optimicen la formulación de partículas, según el contenido de aditivos estabilizadores caros o el cambio en los requisitos normativos del producto. Otro campo de aplicación podría ser la estabilización de lechadas de baterías durante el almacenamiento, donde el uso de estos aditivos apenas es relevante en comparación con la optimización de las propiedades estabilizadoras de los medios de dispersión.
