I pigmentproduksjonsprosessen, uansett hvor fint pigmentpulveret males, vil det alltid være noen aggregerte og flokkulerte partikler. I prosessen med transport og lagring vil pigmentet bli ytterligere flokkulert til store partikler på grunn av ekstrudering og fuktighet, og jo finere pigment, jo større overflateareal og høyere overflateenergi, jo lettere er det å flokkulere sammen. Hvis de behandles med passende overflateaktive stoffer, blir disse flokkulerte store partiklene lett dispergert under bruk, og dispersjonsmekanismen er hovedsakelig som følger:
1. Fukting
Dispergeringen av uorganisk pigmentpulver i væske går hovedsakelig gjennom følgende tre stadier:
① For fukting av pulveret skal væsken ikke bare fukte overflaten av pulveret, men også erstatte luften og fuktigheten mellom pulverpartiklene;
② Etter å ha passert gjennom det våte pulveret og fortrengt luft og fuktighet mellom partiklene, blir flokkene og aggregatene i pigmentpulveret ødelagt;
③ De fuktede og ødelagte flokkene og tilslagspulverene opprettholder en stabil dispersjonstilstand i væsken. Det vil si at dispersjon er en prosess for å fukte-dispergere-holde dispersjonen stabil.
Under normale omstendigheter tørkes uorganiske pigmenter sjelden før bruk, og overflaten av pigmentet er ikke bare blandet med luft, men absorberer også et lag med vannfilm. Mengden vann som vanligvis adsorberes på overflaten av pigmentet tilsvarer mengden vann som kreves for å danne en monomolekylær film på den faste overflaten. For eksempel er overflatearealet per gram TiO2 10m2, tykkelsen på adsorpsjonslaget for vannmolekyler er 10×10-10m, og mengden vann som kreves av den monomolekylære filmen er omtrent 0,3 prosent av vekten av pigmentet , så fuktighetsinnholdet i pigmentet er også en av hovedfaktorene som påvirker dets dispersjonsytelse. en. Hvorvidt faststoffet er fuktet eller ikke kan bedømmes i henhold til kontaktvinkelen. En kontaktvinkel på 0 grader betyr at den er helt våt, og væsken er fullstendig spredt på overflaten av faststoffet; en kontaktvinkel på 180 grader betyr at den ikke er våt i det hele tatt, og væsken fester seg til overflaten i form av vanndråper. solid overflate.
Hvorvidt et fast stoff kan fuktes godt i en væske kan bedømmes ikke bare ut fra størrelsen på kontaktvinkelen, men også ved å måle størrelsen på fuktingsvarmen. Vanligvis har hydrofile pulvere (som TiO2) en stor fuktighetsvarme i polare væsker, og i ikke-polare væsker Fuktingsvarmen i polare væsker er liten, mens fuktingsvarmen av hydrofobe pulvere i polare og ikke-polare væsker er omtrent konstant.
Settehastigheten og sedimenteringsvolumet av fast pulver i væske kan også bedømme fuktighetsgraden. Et fast stoff med høy polaritet som TiO2 har et lite sedimenteringsvolum i en høypolar løsning, og et lite fast stoff i en lavpolar løsning. er stor; ikke-polare faste pulvere har generelt store sedimentasjonsvolum. Etter tilsetning av overflateaktiv behandling, fordi de overflateaktive molekylene er sterkt orientert og adsorbert på overflaten av det faste stoffet, bidrar det til å redusere overflatespenningen til væsken og forbedre dens fukte- og dispergeringsegenskaper.
2. Elektrisk frastøtning (ξ-potensial)
Dispersjons- og dispersjonsstabiliteten til uorganiske pigmenter i vandig løsning bestemmes hovedsakelig av deres elektriske frastøting i vann, det vil si ξ-potensialet.
Elektrisk frastøtning er bruken av ladningsavstøtning for å opprettholde spredningsstabilitet.
Overflateaktive stoffer kan ionisere et stort antall negativt ladede (eller positivt ladede) ioner i vandig løsning, som er fast adsorbert på overflaten av pigmentpartikler, slik at disse partiklene har samme ladning, og andre ioner med motsatt ladning diffunderer fritt inn i væsken. medium. Rundt dannes et diffusjonslag (elektrisk dobbeltlag) av ladede ioner. Potensialforskjellen mellom de to lagene med ioner fra den faste overflaten til det fjerneste punktet av diffusjonslaget (det vil si der den motsatte ladningen er 0) kalles ξ-potensialet. Den elektrostatiske frastøtningen mellom partikler kommer fra dette, og disse partiklene med samme ladning vil frastøte hverandre når de kommer i kontakt, for å opprettholde stabiliteten til det dispergerte systemet, som er den berømte DLVO-teorien.
Ved elektrisk frastøtning må det overflateaktive stoffet ha høy ioniseringsytelse, og anioniske overflateaktive stoffer og noen uorganiske dielektriske stoffer brukes vanligvis, slik som: trikaliumpolyfosfat, kaliumpyrofosfat, natriumpolyfosfat, alkylarylsulfonat Natriumnaftalensulfonat, Natriumetylensulfonat, Natrium M Natriumpolykarboksylat, etc.
3. Sterisk hindringseffekt (eller entropieffekt)
Når pigmentet er dispergert i et ikke-vandig medium, er muligheten for den ovennevnte ioniske reaksjonen i stor grad eliminert, og det ikke-ioniske overflateaktive stoffet ioniseres ikke i vann. I dette tilfellet kalles effekten av det overflateaktive stoffet den steriske hindringseffekten eller entropieffekten. Fordi det overflateaktive stoffet kan adsorberes retningsbestemt på overflaten av pigmentpartiklene for å danne et monomolekylært adsorpsjonslag, kan dette retningsbestemte bufferlaget forhindre aggregering av partiklene, og dermed opprettholde stabiliteten til dispersjonssystemet (også kjent som beskyttende kolloid eller micelle) .
Overflateaktive molekylgrupper på overflaten av pigmentet, ettersom konsentrasjonen av det overflateaktive stoffet øker, vil dets entropi avta og bevegelsen begrenses. Jo nærmere og mer komprimert pigmentpartiklene er, jo mer vil entropien deres reduseres, noe som er gunstig for stabiliteten til dispersjonssystemet.
