În procesul de producție a pigmentului, indiferent cât de fină este măcinată pulberea de pigment, vor exista întotdeauna niște particule agregate și floculate. În procesul de transport și depozitare, pigmentul va fi în continuare floculat în particule mari din cauza extrudarii și umidității, iar cu cât pigmentul este mai fin, cu atât suprafața este mai mare și energia de suprafață este mai mare, cu atât este mai ușor să floculeze împreună. Dacă sunt tratate cu agenți tensioactivi corespunzători, aceste particule mari floculate sunt ușor dispersate în timpul utilizării, iar mecanismul de dispersie este în principal după cum urmează:
1. Udare
Dispersia pulberii de pigment anorganic în lichid trece în principal prin următoarele trei etape:
① Pentru umezirea pulberii, lichidul nu trebuie doar să umezească suprafața pulberii, ci și să înlocuiască aerul și umiditatea dintre particulele de pulbere;
② După trecerea prin pulberea umedă și deplasarea aerului și umidității între particule, flocurile și agregatele din pulberea de pigment sunt distruse;
③ Flocurile umede și distruse și pulberile agregate mențin o stare stabilă de dispersie în lichid. Adică, dispersia este un proces de umectare-dispersare-menținere stabilă a dispersiei.
În circumstanțe normale, pigmenții anorganici sunt rar uscați înainte de utilizare, iar suprafața pigmentului nu este doar amestecată cu aer, ci absoarbe și un strat de peliculă de apă. Cantitatea de apă adsorbită de obicei pe suprafața pigmentului este echivalentă cu cantitatea de apă necesară pentru a forma un film monomolecular pe suprafața solidă. De exemplu, aria suprafeței per gram de TiO2 este de 10 m2, grosimea stratului de adsorbție a moleculei de apă este de 10×10-10m, iar cantitatea de apă necesară filmului monomolecular este de aproximativ 0,3% din greutatea pigmentului , astfel încât conținutul de umiditate din pigment este, de asemenea, unul dintre principalii factori care afectează performanța de dispersie a acestuia. unu. Dacă solidul este umezit sau nu, poate fi judecat în funcție de unghiul său de contact. Un unghi de contact de 0 grade înseamnă că este complet umed, iar lichidul este complet răspândit pe suprafața solidului; un unghi de contact de 180 de grade înseamnă că nu este umed deloc, iar lichidul aderă la suprafață sub formă de picături de apă. suprafață tare.
Dacă un solid poate fi bine umezit într-un lichid, poate fi judecat nu numai după dimensiunea unghiului de contact, ci și prin măsurarea mărimii căldurii sale de umectare. În general, pulberile hidrofile (cum ar fi TiO2) au o căldură mare de umectare în lichidele polare, iar în lichidele nepolare Căldura de umectare în lichidele polare este mică, în timp ce căldura de umezire a pulberilor hidrofobe în lichidele polare și nepolare este aproximativ constantă.
Viteza de decantare și volumul de decantare al pulberii solide în lichid pot evalua și gradul de umiditate. Un solid cu polaritate mare, cum ar fi TiO2, are un volum mic de decantare într-o soluție foarte polară și un solid mic într-o soluție cu polaritate scăzută. este larg; pulberile solide nepolare au în general volume mari de sedimentare. După adăugarea tratamentului cu surfactant, deoarece moleculele de surfactant sunt puternic orientate și adsorbite pe suprafața solidului, ajută la reducerea tensiunii superficiale a lichidului și la îmbunătățirea proprietăților sale de umectare și dispersie.
2. Repulsie electrică (potenţial ξ)
Dispersia și stabilitatea dispersiei pigmenților anorganici în soluție apoasă sunt determinate în principal de repulsia lor electrică în apă, adică de potențialul ξ.
Repulsia electrică este utilizarea respingerii sarcinii pentru a menține stabilitatea dispersiei.
Agenții tensioactivi pot ioniza un număr mare de ioni încărcați negativ (sau încărcați pozitiv) în soluție apoasă, care sunt ferm adsorbiți pe suprafața particulelor de pigment, astfel încât aceste particule să aibă aceeași sarcină, iar alți ioni cu sarcini opuse difuzează liber în lichid. mediu. În jur se formează un strat de difuzie (dublu strat electric) de ioni încărcați. Diferența de potențial dintre cele două straturi de ioni de la suprafața solidă până la punctul cel mai îndepărtat al stratului de difuzie (adică unde sarcina opusă este 0) se numește potențial ξ. Repulsia electrostatică dintre particule provine din aceasta, iar aceste particule cu aceeași sarcină se vor respinge între ele odată ce intră în contact, astfel încât să se mențină stabilitatea sistemului dispersat, care este celebra teorie DLVO.
În cazul respingerii electrice, surfactantul trebuie să aibă performanțe ridicate de ionizare, iar de obicei se folosesc surfactanți anionici și unii dielectrici anorganici, cum ar fi: polifosfat tripotasic, pirofosfat de potasiu, polifosfat de sodiu, alchil aril sulfonat Naftalen sulfonat de sodiu, metilen naftalen sulfonat de sodiu, policarboxilat de sodiu etc.
3. Efect de obstacol steric (sau efect de entropie)
Când pigmentul este dispersat într-un mediu neapos, posibilitatea reacției ionice menționate mai sus este mult eliminată, iar surfactantul neionic nu este ionizat în apă. În acest caz, efectul surfactantului se numește efect de obstacol steric sau efect de entropie. Deoarece surfactantul poate fi adsorbit direcțional pe suprafața particulelor de pigment pentru a forma un strat de adsorbție monomolecular, acest strat tampon direcțional poate preveni agregarea particulelor, menținând astfel stabilitatea sistemului de dispersie (cunoscut și ca coloid protector sau micelă) .
Grupări moleculare de surfactant de pe suprafața pigmentului, pe măsură ce concentrația surfactantului crește, entropia acestuia va scădea și mișcarea acestuia va fi restricționată. Cu cât particulele de pigment sunt mai apropiate și mai comprimate, cu atât entropia lor va scădea, ceea ce este benefic pentru stabilitatea sistemului de dispersie.
