Disperse Wechselwirkungen

Die Oberflächenenergie/-spannung einer Substanz ist auf unterschiedliche Wechselwirkungen zurückzuführen. Es wird zwischen dispersen und polaren Wechselwirkungen unterschieden. Die Oberflächenenergie einer Substanz setzt sich aus einem dispersen und einem polaren Anteil zusammen. Disperse Wechselwirkungen sind schwache und kurzreichweitige Kräfte zwischen ungeladenen Molekülen. Obwohl sie nur schwach sind, würde ohne sie keine Flüssigkeiten oder Feststoffe von unpolaren Verbindungen existieren. Disperse Wechselwirkungen haben somit einen wesentlichen Einfluss auf das Verhalten der Materie.

Die Wechselwirkungen sind elektrostatischer Natur. Die Elektronenverteilung von Atomen und Molekülen fluktuiert mit der Zeit. Dadurch entstehen kurzzeitige zufällige Ladungsverschiebungen, die wiederum Dipole induzieren.

Obwohl diese Wechselwirkungen kurzreichweitig und relativ schwach sind, machen sie einen großen Anteil der intermolekularen Wechselwirkungen aus. Insbesondere die Stabilität vieler unpolarer Stoffe, u. a. Kunststoffe, beruht auf diesen Wechselwirkungen.

Da es eine starke Abstandsabhängigkeit dieser Kräfte gibt, ist es wichtig, dass die Bindungspartner nah beieinander sind. Dies ist ein Effekt, der durch eine Oberflächenbehandlung mit Plasma erzielt wird. Denn durch eine Feinreinigung werden als Trennmittel fungierende Verunreinigungen entfernt und die blanke Oberfläche kann Bindungen eingehen. Zudem werden polare funktionelle Gruppen eingeführt, die zusammen mit den dispersen Kräften zu den Molekülwechselwirkungen beitragen und eine bessere Haftung erzeugen.

Es kann keine Substanzen geben, deren Oberflächenspannung/-energie nur polar ist, da disperse Wechselwirkungen bei allen Atomen und Molekülen vorkommen. Es gibt jedoch Substanzen, deren Oberflächenenergie/-spannung rein dispers ist, da sie keine polaren Gruppen besitzen.

Durch den Vergleich des dispersen und polaren Anteils zweier Phasen können Vorhersagen über deren Haftung aneinander abgeleitet werden. Es gibt umso mehr Wechselwirkungsmöglichkeiten zwischen den Phasen, je stärker die dispersen und polaren Anteile übereinstimmen. Mit umso stärkerer Haftung ist dann zu rechnen (siehe Abbildung 1 und 2). Eine geringe Grenzflächenspannung/-energie zeigt sich bei einem hohen Wechselwirkungspotential zwischen zwei Phasen.