A pigmentgyártási folyamatban, függetlenül attól, hogy milyen finomra őrlik a pigmentport, mindig lesz néhány aggregált és flokkulált részecskék. A szállítás és tárolás során a pigment az extrudálás és a nedvesség hatására tovább flokkulálódik nagy részecskékre, és minél finomabb a pigment, minél nagyobb a felület és nagyobb a felületi energia, annál könnyebben flokkulálódik. Megfelelő felületaktív anyagokkal kezelve ezek a flokkulált nagy részecskék könnyen szétoszlanak a használat során, és a diszperziós mechanizmus főként a következő:
1. Nedvesítés
A szervetlen pigmentpor folyadékban való diszperziója elsősorban a következő három szakaszon megy keresztül:
① A por nedvesítéséhez a folyadéknak nemcsak a por felületét kell nedvesítenie, hanem ki kell cserélnie a levegőt és a nedvességet a porszemcsék között;
② Miután áthaladt a nedves poron, és kiszorítja a levegőt és a nedvességet a részecskék közé, a pigmentporban lévő pelyhek és aggregátumok elpusztulnak;
③ A nedvesített és megsemmisült pelyhek és adalékporok stabil diszperziós állapotot tartanak fenn a folyadékban. Ez azt jelenti, hogy a diszperzió nedvesítés-diszpergálási folyamat, amely során a diszperziót stabilan tartják.
Normál körülmények között a szervetlen pigmenteket ritkán szárítják meg használat előtt, és a pigment felülete nemcsak levegővel keveredik, hanem egy réteg vízréteget is elnyel. A pigment felületén általában adszorbeált víz mennyisége megegyezik a szilárd felületen monomolekuláris film kialakításához szükséges vízmennyiséggel. Például a TiO2 grammonkénti felülete 10 m2, a vízmolekula adszorpciós rétegének vastagsága 10×10-10m, a monomolekuláris filmhez szükséges vízmennyiség pedig a pigment tömegének körülbelül 0,3 százaléka , így a pigment nedvességtartalma is az egyik fő tényező, amely befolyásolja a diszperziós teljesítményét. egy. Az, hogy a szilárd anyag nedves-e vagy sem, az érintkezési szöge alapján ítélhető meg. A 0 fokos érintkezési szög azt jelenti, hogy teljesen nedves, és a folyadék teljesen szétterül a szilárd anyag felületén; a 180 fokos érintkezési szög azt jelenti, hogy egyáltalán nem nedves, és a folyadék vízcseppek formájában tapad a felülethez. szilárd felület.
Azt, hogy egy szilárd anyag jól nedvesíthető-e folyadékban, nemcsak az érintkezési szög nagyságából, hanem a nedvesedéshő méretének mérésével is megítélhető. Általában a hidrofil porok (például a TiO2) nagy nedvesítési hővel rendelkeznek poláris folyadékokban és nem poláris folyadékokban. Poláris folyadékokban a nedvesítési hő kicsi, míg a hidrofób porok nedvesítési hője poláris és nem poláris folyadékokban nagyjából állandó.
A folyadékban lévő szilárd por ülepedési sebessége és ülepedési térfogata szintén meghatározhatja a nedvesség mértékét. A nagy polaritású szilárd anyag, például a TiO2, kis ülepedési térfogattal rendelkezik erősen poláris oldatban, és kis szilárd anyag alacsony poláris oldatban. nagy; a nem poláris szilárd porok általában nagy ülepedési térfogattal rendelkeznek. A felületaktív kezelés hozzáadása után, mivel a felületaktív anyag molekulák erősen orientáltak és adszorbeálódnak a szilárd anyag felületén, segít csökkenteni a folyadék felületi feszültségét, javítja nedvesítő és diszpergáló tulajdonságait.
2. Elektromos taszítás (ξ potenciál)
A szervetlen pigmentek vizes oldatban való diszperzióját és diszperziós stabilitását elsősorban a vízben való elektromos taszításuk, azaz a ξ potenciál határozza meg.
Az elektromos taszítás a töltéstaszítás alkalmazása a diszperziós stabilitás fenntartására.
A felületaktív anyagok nagyszámú negatív töltésű (vagy pozitív töltésű) iont képesek ionizálni vizes oldatban, amelyek szilárdan adszorbeálódnak a pigmentrészecskék felületén, így ezek a részecskék azonos töltésűek, más ellentétes töltésű ionok pedig szabadon diffundálnak a folyadékba. közepes. Körülötte töltött ionokból diffúziós réteg (elektromos kettős réteg) képződik. A két ionréteg közötti potenciálkülönbséget a szilárd felülettől a diffúziós réteg legtávolabbi pontjáig (vagyis ahol az ellentétes töltés 0) ξ potenciálnak nevezzük. A részecskék közötti elektrosztatikus taszítás ebből adódik, és ezek az azonos töltésű részecskék taszítják egymást, ha érintkeznek, így fenntartják a szétszórt rendszer stabilitását, ami a híres DLVO elmélet.
Elektromos taszítás esetén a felületaktív anyagnak magas ionizációs teljesítménnyel kell rendelkeznie, és általában anionos felületaktív anyagokat és néhány szervetlen dielektrikumot használnak, mint például: trikálium-polifoszfát, kálium-pirofoszfát, nátrium-polifoszfát, alkil-aril-szulfonát, nátrium-naftalén-szulfonát, nátrium-naftalén-szulfonát, nátrium-szulfonát. Nátrium-polikarboxilát stb.
3. Sztérikus akadályozó hatás (vagy entrópia effektus)
Ha a pigmentet nem vizes közegben diszpergáljuk, a fent említett ionos reakció lehetősége nagymértékben megszűnik, és a nemionos felületaktív anyag nem ionizálódik vízben. Ebben az esetben a felületaktív anyag hatását sztérikus akadályozó hatásnak vagy entrópia hatásnak nevezzük. Mivel a felületaktív anyag irányítottan adszorbeálható a pigmentszemcsék felületén, így monomolekuláris adszorpciós réteget képezhet, ez az irányított pufferréteg megakadályozhatja a részecskék aggregációját, ezáltal megőrzi a diszperziós rendszer (más néven védőkolloid vagy micella) stabilitását. .
A felületaktív anyag molekulacsoportjai a pigment felületén, a felületaktív anyag koncentrációjának növekedésével entrópiája csökken, mozgása korlátozott lesz. Minél közelebb és jobban összenyomódnak a pigment részecskék, annál tovább csökken az entrópiájuk, ami a diszperziós rendszer stabilitását szolgálja.
