В процессе производства пигмента, независимо от того, насколько тонко измельчен порошок пигмента, всегда будут агрегированные и хлопьевидные частицы. В процессе транспортировки и хранения пигмент будет дополнительно флокулировать в крупные частицы из-за экструзии и влаги, и чем мельче пигмент, чем больше площадь поверхности и выше поверхностная энергия, тем легче флокулировать вместе. При обработке соответствующими поверхностно-активными веществами эти хлопьевидные крупные частицы легко диспергируются во время использования, и механизм диспергирования в основном следующий:
1. Смачивание
Диспергирование порошка неорганического пигмента в жидкости в основном проходит следующие три стадии:
① Для смачивания порошка жидкость должна не только смачивать поверхность порошка, но и заменять воздух и влагу между частицами порошка;
② После прохождения через влажный порошок и вытеснения воздуха и влаги между частицами хлопья и агрегаты в пигментном порошке разрушаются;
③ Увлажненные и разрушенные хлопья и порошкообразные заполнители сохраняют стабильное дисперсионное состояние в жидкости. Другими словами, диспергирование представляет собой процесс смачивания-диспергирования-сохранения стабильности дисперсии.
В обычных условиях неорганические пигменты перед использованием редко высушивают, а поверхность пигмента не только смешивается с воздухом, но и поглощает слой водной пленки. Количество воды, обычно адсорбируемой на поверхности пигмента, эквивалентно количеству воды, необходимому для образования мономолекулярной пленки на твердой поверхности. Например, площадь поверхности на грамм TiO2 составляет 10 м2.2, толщина слоя адсорбции молекул воды составляет 10×10-10м, а количество воды, необходимое для мономолекулярной пленки, составляет около 0,3 процента от веса пигмента. , поэтому содержание влаги в пигменте также является одним из основных факторов, влияющих на его дисперсионные характеристики. один. О том, смачивается ли твердое тело, можно судить по его краевому углу. Краевой угол 0 градусов означает, что оно полностью мокрое, и жидкость полностью растекается по поверхности твердого тела; угол контакта 180 градусов означает, что он совсем не влажный, а жидкость прилипает к поверхности в виде капель воды. твердая поверхность.
О том, хорошо ли смачивается твердое тело в жидкости, можно судить не только по величине краевого угла, но и по величине теплоты его смачивания. Как правило, гидрофильные порошки (такие как TiO2) имеют большую теплоту смачивания в полярных жидкостях, а в неполярных жидкостях Теплота смачивания в полярных жидкостях мала, тогда как теплота смачивания гидрофобных порошков в полярных и неполярных жидкостях примерно постоянно.
Скорость осаждения и объем осаждения твердого порошка в жидкости также могут судить о степени влажности. Твердое вещество с высокой полярностью, такое как TiO2, имеет небольшой осаждающийся объем в высокополярном растворе и небольшой твердый объем в низкополярном растворе. большой; неполярные твердые порошки обычно имеют большие объемы осаждения. После добавления обработки поверхностно-активным веществом, поскольку молекулы поверхностно-активного вещества сильно ориентированы и адсорбированы на поверхности твердого тела, это способствует снижению поверхностного натяжения жидкости и улучшению ее смачивающих и диспергирующих свойств.
2. Электрическое отталкивание (ξ-потенциал)
Дисперсность и устойчивость дисперсии неорганических пигментов в водном растворе в основном определяются их электрическим отталкиванием в воде, т. е. ξ-потенциалом.
Электрическое отталкивание - это использование отталкивания заряда для поддержания стабильности дисперсии.
ПАВ способны ионизировать большое количество отрицательно заряженных (или положительно заряженных) ионов в водном растворе, которые прочно адсорбируются на поверхности частиц пигмента, так что эти частицы имеют одинаковый заряд, а другие ионы с противоположными зарядами свободно диффундируют в жидкость. середина. Вокруг образуется диффузионный слой (двойной электрический слой) заряженных ионов. Разность потенциалов между двумя слоями ионов от поверхности твердого тела до самой дальней точки диффузионного слоя (то есть там, где противоположный заряд равен 0) называется потенциалом ξ. Отсюда возникает электростатическое отталкивание между частицами, и эти частицы с одинаковым зарядом будут отталкивать друг друга, как только вступят в контакт, чтобы сохранить стабильность дисперсной системы, что является знаменитой теорией DLVO.
В случае электрического отталкивания поверхностно-активное вещество должно обладать высокими ионизационными характеристиками, и обычно используются анионные поверхностно-активные вещества и некоторые неорганические диэлектрики, такие как: полифосфат трикалия, пирофосфат калия, полифосфат натрия, алкиларилсульфонат, нафталинсульфонат натрия, метиленнафталинсульфонат натрия, Поликарбоксилат натрия и др.
3. Эффект стерической помехи (или эффект энтропии)
Когда пигмент диспергирован в неводной среде, возможность вышеупомянутой ионной реакции в значительной степени исключается, а неионогенное поверхностно-активное вещество не ионизируется в воде. В этом случае эффект поверхностно-активного вещества называют эффектом стерических затруднений или эффектом энтропии. Поскольку поверхностно-активное вещество может быть направленно адсорбировано на поверхности частиц пигмента с образованием мономолекулярного адсорбционного слоя, этот направленный буферный слой может предотвратить агрегацию частиц, тем самым поддерживая стабильность дисперсионной системы (также известной как защитный коллоид или мицелла). .
Молекулярные группы поверхностно-активного вещества на поверхности пигмента, по мере увеличения концентрации поверхностно-активного вещества его энтропия будет уменьшаться, а его движение будет ограничено. Чем ближе и сильнее сжаты частицы пигмента, тем больше будет уменьшаться их энтропия, что благоприятно скажется на стабильности дисперсионной системы.
