En el proceso de producción de pigmentos, no importa qué tan fino se muele el pigmento en polvo, siempre habrá algunas partículas agregadas y floculadas. En el proceso de transporte y almacenamiento, el pigmento se floculará aún más en partículas grandes debido a la extrusión y la humedad, y cuanto más fino sea el pigmento, mayor será el área superficial y mayor la energía superficial, más fácil será flocular juntos. Si se tratan con los tensioactivos apropiados, estas partículas grandes floculadas se dispersan fácilmente durante el uso y el mecanismo de dispersión es principalmente el siguiente:
1. mojar
La dispersión de polvo de pigmento inorgánico en líquido pasa principalmente por las siguientes tres etapas:
① Para humedecer el polvo, el líquido no solo debe humedecer la superficie del polvo, sino también reemplazar el aire y la humedad entre las partículas de polvo;
② Después de pasar a través del polvo húmedo y desplazar el aire y la humedad entre las partículas, se destruyen los flóculos y agregados en el pigmento en polvo;
③ Los flóculos mojados y destruidos y los polvos agregados mantienen un estado de dispersión estable en el líquido. Es decir, la dispersión es un proceso de humectación-dispersión-mantenimiento estable de la dispersión.
En circunstancias normales, los pigmentos inorgánicos rara vez se secan antes de su uso, y la superficie del pigmento no solo se mezcla con el aire, sino que también absorbe una capa de película de agua. La cantidad de agua normalmente adsorbida sobre la superficie del pigmento es equivalente a la cantidad de agua necesaria para formar una película monomolecular sobre la superficie sólida. Por ejemplo, el área superficial por gramo de TiO2 es 10m2, el espesor de la capa de adsorción de la molécula de agua es de 10×{1}}m, y la cantidad de agua requerida por la película monomolecular es de aproximadamente 0,3 por ciento del peso del pigmento , por lo que el contenido de humedad en el pigmento también es uno de los principales factores que afectan su rendimiento de dispersión. uno. Se puede juzgar si el sólido está mojado o no de acuerdo con su ángulo de contacto. Un ángulo de contacto de 0 grados significa que está completamente húmedo y el líquido está completamente esparcido sobre la superficie del sólido; un ángulo de contacto de 180 grados significa que no está mojado en absoluto y el líquido se adhiere a la superficie en forma de gotas de agua. superficie sólida.
Se puede juzgar si un sólido puede humedecerse bien en un líquido no solo por el tamaño del ángulo de contacto, sino también midiendo el tamaño de su calor de humectación. En general, los polvos hidrofílicos (como el TiO2) tienen un gran calor de humectación en líquidos polares y no polares. El calor de humectación en líquidos polares es pequeño, mientras que el calor de humectación de polvos hidrofóbicos en líquidos polares y no polares. es aproximadamente constante.
La velocidad de sedimentación y el volumen de sedimentación del polvo sólido en líquido también pueden determinar el grado de humedad. Un sólido con alta polaridad como el TiO2 tiene un pequeño volumen de sedimentación en una solución altamente polar y un pequeño sólido en una solución de baja polaridad. es largo; los polvos sólidos no polares generalmente tienen grandes volúmenes de sedimentación. Después de la adición del tratamiento con surfactante, debido a que las moléculas de surfactante están fuertemente orientadas y adsorbidas en la superficie del sólido, ayuda a reducir la tensión superficial del líquido y mejora sus propiedades de humectación y dispersión.
2. Repulsión eléctrica (potencial ξ)
La dispersión y la estabilidad de la dispersión de los pigmentos inorgánicos en solución acuosa están determinadas principalmente por su repulsión eléctrica en el agua, es decir, el potencial ξ.
La repulsión eléctrica es el uso de la repulsión de carga para mantener la estabilidad de la dispersión.
Los surfactantes pueden ionizar una gran cantidad de iones cargados negativamente (o cargados positivamente) en solución acuosa, que se adsorben firmemente en la superficie de las partículas de pigmento, de modo que estas partículas tienen la misma carga y otros iones con cargas opuestas se difunden libremente en el líquido. medio. Alrededor se forma una capa de difusión (doble capa eléctrica) de iones cargados. La diferencia de potencial entre las dos capas de iones desde la superficie sólida hasta el punto más alejado de la capa de difusión (es decir, donde la carga opuesta es 0) se denomina potencial ξ. De ahí viene la repulsión electrostática entre partículas, y estas partículas con la misma carga se repelerán entre sí una vez que entren en contacto, para mantener la estabilidad del sistema disperso, que es la famosa teoría DLVO.
En el caso de repulsión eléctrica, el tensioactivo debe tener un alto rendimiento de ionización, y se suelen utilizar tensioactivos aniónicos y algunos dieléctricos inorgánicos, como: polifosfato tripotásico, pirofosfato potásico, polifosfato sódico, alquil aril sulfonato, naftaleno sulfonato sódico, metileno naftaleno sulfonato sódico, Policarboxilato de sodio, etc.
3. Efecto de impedimento estérico (o efecto de entropía)
Cuando el pigmento se dispersa en un medio no acuoso, la posibilidad de la reacción iónica mencionada anteriormente se elimina en gran medida y el tensioactivo no iónico no se ioniza en agua. En este caso, el efecto del tensioactivo se denomina efecto de impedimento estérico o efecto de entropía. Debido a que el surfactante puede adsorberse direccionalmente en la superficie de las partículas de pigmento para formar una capa de adsorción monomolecular, esta capa amortiguadora direccional puede evitar la agregación de las partículas, manteniendo así la estabilidad del sistema de dispersión (también conocido como coloide protector o micela) .
Grupos moleculares de surfactante en la superficie del pigmento, a medida que aumenta la concentración del surfactante, su entropía disminuirá y se restringirá su movimiento. Cuanto más cerca y más comprimidas estén las partículas de pigmento, más disminuirá su entropía, lo que es beneficioso para la estabilidad del sistema de dispersión.
