形成垢层的碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙等小晶体质点,在成垢过程中首先需要在水溶液中不断相互碰撞,并按严格的晶格次序排列,由晶核逐步成长为大晶体;若晶核(或小晶体质点)与金属传热面不断碰撞,也可在金属表面按晶格次序排列生长而形成垢层。
阴离子型阻垢剂在水溶液屮可以解离成负离子,聚丙烯酸负离子与水溶液中的碳酸钙微晶体碰撞时,首先发生物理吸附和化学吸附过程,吸附的结果使微晶体表面形成了一个双电层。
当一个聚丙烯酸负离子和两个或多个碳酸钙等微晶体吸附时,可以使这些微晶体带上相同的电荷,它们之间就有了静电斥力,从而阻碍了它们之间的碰撞和形成大晶体,也阻障了它们和金属传热面之间的碰撞和形成垢层。这就是聚丙烯酸负离子对晶体粒子的凝聚作用,凝聚作用使得水溶液中的微晶体吸附在聚丙烯酸分子的链上,也就是把有成垢可能的微晶体在一定程度上聚集起来。
当这种吸附产物又碰到其他聚丙烯酸分子时,或者说吸附产物扩散到聚丙烯酸相对浓度比较高的区域时,还会把已吸附的粒子交给其他聚丙烯酸分子,最终呈现出平均分散的状况。这就是聚丙烯酸负离子对晶体粒子凝聚作用后的分散作用。
这种凝聚和随后的分散作用,就使得有成垢可能的微晶体稳定地悬浮在水溶液中,既阻碍了晶体粒子彼此间的碰撞,也阻碍了晶体粒子和金属表面的碰撞,这样也就抑制了垢层的增长。这种作用相应地减少了垢层形成所需要的晶核数目,也降低了碳酸钙的结晶速度,并使这些晶体保持在非常小的颗粒状态,扩大了晶体与水的接触面,从而提高了晶体的溶解性能。