Preparation and characterization of detergent-free monodisperse polystyrene latices of small particle size

Summary The preparation has been described of detergent-free monodisperse polystyrene latices with particle diameters in the order of 200 nm. Conductometric titration shows the surface charge of the dispersed particles to consist mainly of carboxyl groups. Sulphate groups, if present, can be eliminated by oxidation with persulphate. The surface charge can be varied over a rather large range.Coagulation concentrations for K⁺ are found to be pH-dependent, unlike those for Mg²⁺. Coagulation with Ba²⁺ follows a somewhat capricious pattern, possibly due to specific interaction of these ions with the stabilizing surface entities.From the coagulation concentrations for K⁺ and Mg²⁺ and the corresponding-potentials, Hamaker constants for mutual attraction,A, have been calculated according to the DLVO-theory. TheseA-values show but little variation. Their average value,A = 9.9 × 10^–21 J, compares favourably with the outcome of calculations based on the Lifshits theory and with experimental values obtained for latices with larger particles that have been prepared in different ways.

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Zusammenfassung Es wird beschrieben, wie man tensidfreie Polystyroldispersionen mit Teilchendurchmessern in der Größenordnung von 200 nm herstellen kann. Konduktometrische Titrationen zeigen, daß die Oberflächenladung hauptsächlich von Carboxylgruppen gebildet wird. Oberflächensulphatgruppen können durch Oxidierung mit Persulphat beseitigt werden. Die Größe der Oberflächenladung kann ziemlich breit variiert werden.Die Flockungskonzentration für K⁺ ist pH-abhängig; die für Mg²⁺ aber nicht. Die Flockung mit Ba²⁺ benimmt sich ein wenig kapriziös, vielleicht weil spezifische Interaktion mit Oberflächengruppen stattfindet.Die Flockungskonzentrationen für K⁺ und Mg²⁺ ermöglichen, zusammen mit den entsprechenden-Potentialen, die Berechnung der Hamakerkonstanten für gegenseitige Attraktion,A, aus der DLVO-Theorie. DieseA-Werte sind sich ziemlich gleich. Ihr Mittelwert,A = 9.9 × 10^–21 J, verhält sich günstig zu denen, welche auf Grund der Lifshits-Theorie berechnet wurden, und zu experimentellen Werten für Latices mit größeren Teilchendurchmessern, die in anderer Weise hergestellt wurden.

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With 2 figures and 2 tables