I pigmentproduktionsprocessen vil der, uanset hvor fint pigmentpulveret er malet, altid være nogle aggregerede og flokkulerede partikler. I processen med transport og opbevaring vil pigmentet blive yderligere flokkuleret til store partikler på grund af ekstrudering og fugt, og jo finere pigment, jo større overfladeareal og højere overfladeenergi, jo lettere er det at flokkulere sammen. Hvis de behandles med passende overfladeaktive stoffer, spredes disse flokkulerede store partikler let under brug, og dispersionsmekanismen er hovedsageligt som følger:
1. Befugtning
Dispersionen af uorganisk pigmentpulver i væske gennemgår hovedsageligt følgende tre trin:
① Til befugtning af pulveret skal væsken ikke kun fugte pulverets overflade, men også erstatte luften og fugten mellem pulverpartiklerne;
② Efter at have passeret gennem det våde pulver og fortrængt luften og fugten mellem partiklerne, ødelægges flokkene og aggregaterne i pigmentpulveret;
③ De fugtede og ødelagte flokke og tilslagspulvere opretholder en stabil dispersionstilstand i væsken. Det vil sige, at dispergering er en proces med befugtning-dispergering-holde dispersionen stabil.
Under normale omstændigheder tørres uorganiske pigmenter sjældent før brug, og pigmentets overflade er ikke kun blandet med luft, men absorberer også et lag vandfilm. Mængden af vand, der sædvanligvis adsorberes på overfladen af pigmentet, svarer til den mængde vand, der kræves for at danne en monomolekylær film på den faste overflade. For eksempel er overfladearealet pr. gram TiO2 10m2, tykkelsen af vandmolekylets adsorptionslag er 10×10-10m, og mængden af vand, der kræves af den monomolekylære film, er omkring 0,3 procent af vægten af pigmentet , så fugtindholdet i pigmentet er også en af de vigtigste faktorer, der påvirker dets dispersionsevne. en. Hvorvidt faststoffet er befugtet eller ej, kan bedømmes efter dets kontaktvinkel. En kontaktvinkel på 0 grader betyder, at den er helt våd, og væsken er fuldstændig spredt på overfladen af det faste stof; en kontaktvinkel på 180 grader betyder, at den slet ikke er våd, og væsken klæber til overfladen i form af vanddråber. fast overflade.
Hvorvidt et fast stof kan vædes godt i en væske, kan ikke kun bedømmes ud fra størrelsen af kontaktvinklen, men også ved at måle størrelsen af dets befugtningsvarme. Generelt har hydrofile pulvere (såsom TiO2) en stor befugtningsvarme i polære væsker og i ikke-polære væsker Befugtningsvarmen i polære væsker er lille, mens befugtningsvarmen af hydrofobe pulvere i polære og ikke-polære væsker er nogenlunde konstant.
Udfældningshastigheden og bundfældningsvolumenet af fast pulver i væske kan også bedømme graden af fugtighed. Et fast stof med høj polaritet, såsom TiO2, har et lille bundfældningsvolumen i en meget polær opløsning og et lille fast stof i en lavpolær opløsning. er stor; ikke-polære faste pulvere har generelt store sedimentationsvolumener. Efter tilsætning af overfladeaktiv behandling, fordi de overfladeaktive molekyler er stærkt orienterede og adsorberet på overfladen af det faste stof, hjælper det med at reducere væskens overfladespænding og forbedre dens befugtnings- og dispergeringsegenskaber.
2. Elektrisk frastødning (ξ potentiale)
Dispersions- og dispersionsstabiliteten af uorganiske pigmenter i vandig opløsning bestemmes hovedsageligt af deres elektriske frastødning i vand, det vil sige ξ-potentialet.
Elektrisk frastødning er brugen af ladningsafstødning for at opretholde spredningsstabilitet.
Overfladeaktive stoffer kan ionisere et stort antal negativt ladede (eller positivt ladede) ioner i vandig opløsning, som er fast adsorberet på overfladen af pigmentpartikler, så disse partikler har samme ladning, og andre ioner med modsat ladning diffunderer frit ind i væsken medium. Omkring dannes et diffusionslag (elektrisk dobbeltlag) af ladede ioner. Potentialforskellen mellem de to lag af ioner fra den faste overflade til det fjerneste punkt af diffusionslaget (det vil sige hvor den modsatte ladning er 0) kaldes ξ-potentialet. Den elektrostatiske frastødning mellem partikler kommer fra dette, og disse partikler med samme ladning vil frastøde hinanden, når de kommer i kontakt, for at opretholde stabiliteten af det spredte system, som er den berømte DLVO-teori.
I tilfælde af elektrisk frastødning skal det overfladeaktive stof have høj ioniseringsevne, og anioniske overfladeaktive stoffer og nogle uorganiske dielektriske stoffer anvendes sædvanligvis, såsom: trikaliumpolyphosphat, kaliumpyrophosphat, natriumpolyphosphat, alkylarylsulfonat Natriumnaphthalensulfonat, Natrium Methylensulfonat. Natriumpolycarboxylat osv.
3. Sterisk hindringseffekt (eller entropieffekt)
Når pigmentet er dispergeret i et ikke-vandigt medium, er muligheden for den ovennævnte ioniske reaktion i høj grad elimineret, og det ikke-ioniske overfladeaktive middel ioniseres ikke i vand. I dette tilfælde kaldes virkningen af det overfladeaktive middel den steriske hindringseffekt eller entropieffekt. Fordi det overfladeaktive middel kan adsorberes retningsbestemt på overfladen af pigmentpartiklerne for at danne et monomolekylært adsorptionslag, kan dette retningsbestemte bufferlag forhindre aggregering af partiklerne og derved opretholde stabiliteten af dispersionssystemet (også kendt som beskyttende kolloid eller micelle) .
Overfladeaktive molekylære grupper på overfladen af pigmentet, når koncentrationen af det overfladeaktive stof stiger, vil dets entropi falde, og dets bevægelse vil blive begrænset. Jo tættere og mere sammenpressede pigmentpartiklerne er, jo mere vil deres entropi falde, hvilket er gavnligt for stabiliteten af dispersionssystemet.
