У процесі виробництва пігменту, незалежно від того, наскільки дрібно подрібнений порошок пігменту, завжди будуть деякі агреговані та флокуловані частинки. У процесі транспортування та зберігання пігмент буде далі флокулюватися на великі частинки через екструзію та вологість, і чим дрібніший пігмент, чим більша площа поверхні та вища поверхнева енергія, тим легше його флокулювати разом. Якщо обробляти відповідними поверхнево-активними речовинами, ці флокуловані великі частинки легко диспергуються під час використання, і механізм дисперсії в основному такий:
1. Змочування
Дисперсія порошку неорганічного пігменту в рідині в основному проходить наступні три етапи:
① Для змочування порошку рідина повинна не тільки змочувати поверхню порошку, але й замінювати повітря та вологу між частинками порошку;
② Після проходження через вологий порошок і витіснення повітря та вологи між частинками флокули та агрегати в пігментному порошку руйнуються;
③ Зволожені та зруйновані пластівці та агрегатні порошки зберігають стабільний стан дисперсії в рідині. Тобто дисперсія - це процес змочування-диспергування-підтримання стабільності дисперсії.
За звичайних обставин неорганічні пігменти рідко висихають перед використанням, а поверхня пігменту не тільки змішується з повітрям, але й поглинає шар водяної плівки. Кількість води, яка зазвичай адсорбується на поверхні пігменту, еквівалентна кількості води, необхідної для утворення мономолекулярної плівки на твердій поверхні. Наприклад, площа поверхні на грам TiO2 становить 10 м22товщина адсорбційного шару молекули води становить 10×10-10м, а кількість води, необхідної для мономолекулярної плівки, становить близько 0.3 відсотка ваги пігменту , тому вміст вологи в пігменті також є одним із основних факторів, що впливають на його дисперсійність. один. Про те, змочена тверда речовина чи ні, можна судити за її контактним кутом. Кут контакту 0 градусів означає, що він повністю вологий, і рідина повністю розподілена по поверхні твердого тіла; кут контакту 180 градусів означає, що він зовсім не вологий, і рідина прилипає до поверхні у вигляді крапель води. тверда поверхня.
Про те, чи може тверде тіло добре змочуватися рідиною, можна судити не тільки за розміром контактного кута, але й за вимірюванням величини його теплоти змочування. Як правило, гідрофільні порошки (такі як TiO2) мають велику теплоту змочування в полярних рідинах і в неполярних рідинах. Теплота змочування в полярних рідинах мала, тоді як теплота змочування гідрофобних порошків у полярних і неполярних рідинах є приблизно постійним.
Швидкість осідання та об'єм осідання твердого порошку в рідині також можуть судити про ступінь вологості. Тверда речовина з високою полярністю, така як TiO2, має невеликий об’єм осідання у високополярному розчині та малий твердий об’єм у низькополярному розчині. великий; неполярні тверді порошки зазвичай мають великі об'єми осадження. Після додавання поверхнево-активної обробки, оскільки молекули поверхнево-активної речовини чітко орієнтовані та адсорбовані на поверхні твердої речовини, це допомагає зменшити поверхневий натяг рідини та покращити її властивості змочування та диспергування.
2. Електричне відштовхування (ξ потенціал)
Дисперсність і дисперсійна стійкість неорганічних пігментів у водному розчині в основному визначаються їх електричним відштовхуванням у воді, тобто потенціалом ξ.
Електричне відштовхування - це використання відштовхування зарядів для підтримки стабільності дисперсії.
Поверхнево-активні речовини можуть іонізувати велику кількість негативно заряджених (або позитивно заряджених) іонів у водному розчині, які міцно адсорбуються на поверхні пігментних частинок, так що ці частинки мають однаковий заряд, а інші іони з протилежними зарядами вільно дифундують у рідину. середній. Навколо утворюється дифузійний шар (подвійний електричний шар) із заряджених іонів. Різниця потенціалів між двома шарами іонів від поверхні твердого тіла до найвіддаленішої точки дифузійного шару (тобто де протилежний заряд 0) називається потенціалом ξ. Від цього виникає електростатичне відштовхування між частинками, і ці частинки з однаковим зарядом будуть відштовхуватися одна від одної, коли вони вступають у контакт, щоб підтримувати стабільність дисперсної системи, що є відомою теорією DLVO.
У разі електричного відштовхування поверхнево-активна речовина повинна мати високу ефективність іонізації, і зазвичай використовуються аніонні поверхнево-активні речовини та деякі неорганічні діелектрики, такі як: поліфосфат трикалію, пірофосфат калію, поліфосфат натрію, алкіларилсульфонат, нафталінсульфонат натрію, метиленнафталінсульфонат натрію, Полікарбоксилат натрію та ін.
3. Ефект стеричної перешкоди (або ефект ентропії)
Коли пігмент диспергують у неводному середовищі, можливість згаданої вище іонної реакції значно виключається, а неіонна поверхнево-активна речовина не іонізується у воді. У цьому випадку ефект поверхнево-активної речовини називається ефектом стеричної перешкоди або ефектом ентропії. Оскільки поверхнево-активна речовина може бути направлено адсорбована на поверхні частинок пігменту з утворенням мономолекулярного адсорбційного шару, цей спрямований буферний шар може запобігти агрегації частинок, таким чином зберігаючи стабільність дисперсійної системи (також відомої як захисний колоїд або міцела). .
Молекулярні групи поверхнево-активної речовини на поверхні пігменту, оскільки концентрація поверхнево-активної речовини збільшується, його ентропія буде зменшуватися, а його рух буде обмежено. Чим ближче і стисліше частинки пігменту, тим далі буде зменшуватися їх ентропія, що сприятливо для стабільності дисперсійної системи.
