I pigmentproduktionsprocessen, oavsett hur fint pigmentpulvret mals, kommer det alltid att finnas några aggregerade och flockade partiklar. I processen för transport och lagring kommer pigmentet att flockas ytterligare till stora partiklar på grund av extrudering och fukt, och ju finare pigment, ju större ytarea och högre ytenergi, desto lättare är det att flocka ihop. Om de behandlas med lämpliga ytaktiva ämnen, sprids dessa flockade stora partiklar lätt under användning, och dispersionsmekanismen är huvudsakligen följande:
1. Vätning
Dispersionen av oorganiskt pigmentpulver i vätska går huvudsakligen igenom följande tre steg:
① För vätning av pulvret bör vätskan inte bara väta pulvrets yta, utan också ersätta luften och fukten mellan pulverpartiklarna;
② Efter att ha passerat genom det våta pulvret och förträngt luften och fukten mellan partiklarna, förstörs flockarna och aggregaten i pigmentpulvret;
③ De vätta och förstörda flockarna och ballastpulvret bibehåller ett stabilt dispersionstillstånd i vätskan. Det vill säga, dispersion är en process för att väta-dispergera-hålla dispersionen stabil.
Under normala omständigheter torkas oorganiska pigment sällan före användning, och pigmentets yta blandas inte bara med luft, utan absorberar också ett lager av vattenfilm. Mängden vatten som vanligtvis adsorberas på pigmentets yta är ekvivalent med mängden vatten som krävs för att bilda en monomolekylär film på den fasta ytan. Till exempel är ytan per gram TiO2 10m2, tjockleken på vattenmolekylens adsorptionsskikt är 10×10-10m, och mängden vatten som krävs av den monomolekylära filmen är cirka 0,3 procent av pigmentets vikt , så fukthalten i pigmentet är också en av huvudfaktorerna som påverkar dess dispersionsprestanda. ett. Huruvida det fasta ämnet är blött eller inte kan bedömas utifrån dess kontaktvinkel. En kontaktvinkel på 0 grader betyder att den är helt våt och vätskan är helt spridd på ytan av det fasta ämnet; en kontaktvinkel på 180 grader gör att den inte är blöt alls, och vätskan fäster vid ytan i form av vattendroppar. fast yta.
Huruvida ett fast ämne kan vätas väl i en vätska kan bedömas inte bara av storleken på kontaktvinkeln, utan också genom att mäta storleken på dess vätningsvärme. Vanligtvis har hydrofila pulver (som TiO2) en hög vätningsvärme i polära vätskor och i opolära vätskor. Vätningsvärmen i polära vätskor är liten, medan vätningsvärmen av hydrofoba pulver i polära och opolära vätskor är ungefär konstant.
Sedimenteringshastigheten och sedimenteringsvolymen av fast pulver i vätska kan också bedöma graden av fuktighet. Ett fast ämne med hög polaritet såsom TiO2 har en liten sedimenteringsvolym i en högpolär lösning och en liten fast substans i en lågpolär lösning. är stor; opolära fasta pulver har i allmänhet stora sedimentationsvolymer. Efter tillsats av ytaktiv behandling, eftersom de ytaktiva molekylerna är starkt orienterade och adsorberade på ytan av det fasta ämnet, hjälper det till att minska vätskans ytspänning och förbättra dess vätnings- och dispergerande egenskaper.
2. Elektrisk repulsion (ξ potential)
Dispersions- och dispersionsstabiliteten för oorganiska pigment i vattenlösning bestäms huvudsakligen av deras elektriska repulsion i vatten, det vill säga ξ-potentialen.
Elektrisk repulsion är användningen av laddningsrepulsion för att upprätthålla dispersionsstabilitet.
Ytaktiva ämnen kan jonisera ett stort antal negativt laddade (eller positivt laddade) joner i vattenlösning, som är fast adsorberade på ytan av pigmentpartiklar, så att dessa partiklar har samma laddning, och andra joner med motsatt laddning diffunderar fritt in i vätskan medium. Runt om bildas ett diffusionsskikt (elektriskt dubbelskikt) av laddade joner. Potentialskillnaden mellan de två skikten av joner från den fasta ytan till diffusionsskiktets längsta punkt (det vill säga där den motsatta laddningen är 0) kallas ξ-potentialen. Den elektrostatiska repulsionen mellan partiklar kommer från detta, och dessa partiklar med samma laddning kommer att stöta bort varandra när de kommer i kontakt, för att bibehålla stabiliteten i det dispergerade systemet, vilket är den berömda DLVO-teorin.
I fallet med elektrisk repulsion måste det ytaktiva medlet ha hög joniseringsprestanda, och anjoniska ytaktiva ämnen och vissa oorganiska dielektrika används vanligtvis, såsom: trikaliumpolyfosfat, kaliumpyrofosfat, natriumpolyfosfat, alkylarylsulfonat Natriumnaftalensulfonat, Natriumetylnaftalensulfonat, Natrium M Natriumpolykarboxylat, etc.
3. Sterisk hindereffekt (eller entropieffekt)
När pigmentet är dispergerat i ett icke-vattenhaltigt medium, elimineras möjligheten av ovannämnda joniska reaktion i hög grad, och det nonjoniska ytaktiva medlet joniseras inte i vatten. I detta fall kallas effekten av det ytaktiva medlet den steriska hindereffekten eller entropieffekten. Eftersom det ytaktiva medlet kan riktas adsorberas på ytan av pigmentpartiklarna för att bilda ett monomolekylärt adsorptionsskikt, kan detta riktade buffertskikt förhindra aggregering av partiklarna och därigenom bibehålla stabiliteten hos dispersionssystemet (även känt som skyddskolloid eller micell) .
Ytaktiva molekylgrupper på pigmentets yta, när koncentrationen av det ytaktiva ämnet ökar, kommer dess entropi att minska och dess rörelse begränsas. Ju närmare och mer komprimerade pigmentpartiklarna är, desto mer kommer deras entropi att minska, vilket är fördelaktigt för dispersionssystemets stabilitet.
