Nel processo di produzione del pigmento, non importa quanto sia fine la polvere del pigmento, ci saranno sempre delle particelle aggregate e flocculate. Nel processo di trasporto e stoccaggio, il pigmento sarà ulteriormente flocculato in grandi particelle a causa dell'estrusione e dell'umidità, e più fine è il pigmento, maggiore è la superficie e maggiore è l'energia superficiale, più facile sarà la flocculazione. Se trattate con tensioattivi appropriati, queste grandi particelle flocculate si disperdono facilmente durante l'uso e il meccanismo di dispersione è principalmente il seguente:
1. Bagnatura
La dispersione della polvere di pigmento inorganico nel liquido passa principalmente attraverso le seguenti tre fasi:
① Per bagnare la polvere, il liquido non deve solo bagnare la superficie della polvere, ma anche sostituire l'aria e l'umidità tra le particelle di polvere;
② Dopo aver attraversato la polvere bagnata e spostato l'aria e l'umidità tra le particelle, i fiocchi e gli aggregati nella polvere di pigmento vengono distrutti;
③ I fiocchi bagnati e distrutti e le polveri aggregate mantengono uno stato di dispersione stabile nel liquido. Vale a dire, la dispersione è un processo di bagnatura-dispersione-mantenimento stabile della dispersione.
In circostanze normali, i pigmenti inorganici vengono raramente essiccati prima dell'uso e la superficie del pigmento non solo viene miscelata con l'aria, ma assorbe anche uno strato di pellicola d'acqua. La quantità di acqua solitamente adsorbita sulla superficie del pigmento è equivalente alla quantità di acqua necessaria per formare un film monomolecolare sulla superficie solida. Ad esempio, l'area superficiale per grammo di TiO2 è di 10 m2, lo spessore dello strato di adsorbimento della molecola d'acqua è 10×10-10m, e la quantità di acqua richiesta dal film monomolecolare è circa il 0,3 percento del peso del pigmento , quindi il contenuto di umidità nel pigmento è anche uno dei principali fattori che influenzano le sue prestazioni di dispersione. uno. Se il solido è bagnato o meno può essere giudicato in base al suo angolo di contatto. Un angolo di contatto di 0 gradi significa che è completamente bagnato e il liquido è completamente sparso sulla superficie del solido; un angolo di contatto di 180 gradi significa che non è affatto bagnato e il liquido aderisce alla superficie sotto forma di goccioline d'acqua. superficie solida.
Se un solido può essere ben bagnato in un liquido può essere giudicato non solo dalla dimensione dell'angolo di contatto, ma anche misurando la dimensione del suo calore di bagnatura. Generalmente, le polveri idrofile (come il TiO2) hanno un elevato calore di bagnatura nei liquidi polari e nei liquidi non polari Il calore di bagnatura nei liquidi polari è piccolo, mentre il calore di bagnatura delle polveri idrofobiche nei liquidi polari e non polari è grossomodo costante.
La velocità di sedimentazione e il volume di sedimentazione della polvere solida nel liquido possono anche giudicare il grado di umidità. Un solido ad alta polarità come il TiO2 ha un piccolo volume di sedimentazione in una soluzione altamente polare e un piccolo solido in una soluzione a bassa polarità. è grande; le polveri solide non polari hanno generalmente grandi volumi di sedimentazione. Dopo l'aggiunta del trattamento tensioattivo, poiché le molecole del tensioattivo sono fortemente orientate e adsorbite sulla superficie del solido, contribuisce a ridurre la tensione superficiale del liquido e migliorarne le proprietà bagnanti e disperdenti.
2. Repulsione elettrica (ξ potenziale)
La dispersione e la stabilità alla dispersione dei pigmenti inorganici in soluzione acquosa sono determinate principalmente dalla loro repulsione elettrica in acqua, cioè dal potenziale ξ.
La repulsione elettrica è l'uso della repulsione di carica per mantenere la stabilità della dispersione.
I tensioattivi possono ionizzare un gran numero di ioni caricati negativamente (o caricati positivamente) in soluzione acquosa, che sono saldamente adsorbiti sulla superficie delle particelle di pigmento, in modo che queste particelle abbiano la stessa carica e altri ioni con cariche opposte si diffondano liberamente nel liquido medio. Attorno si forma uno strato di diffusione (doppio strato elettrico) di ioni carichi. La differenza di potenziale tra i due strati di ioni dalla superficie solida al punto più lontano dello strato di diffusione (ovvero, dove la carica opposta è 0) è chiamata potenziale ξ. Da ciò deriva la repulsione elettrostatica tra particelle, e queste particelle con la stessa carica si respingeranno a vicenda una volta entrate in contatto, così da mantenere la stabilità del sistema disperso, che è la famosa teoria DLVO.
Nel caso di repulsione elettrica, il tensioattivo deve avere elevate prestazioni di ionizzazione, e di solito vengono utilizzati tensioattivi anionici e alcuni dielettrici inorganici, come: polifosfato tripotassico, pirofosfato di potassio, polifosfato di sodio, alchil aril solfonato Sodium Naphthalene Sulfonate, Sodium Methylene Naphthalene Sulfonate, Policarbossilato di sodio, ecc.
3. Effetto di impedimento sterico (o effetto di entropia)
Quando il pigmento viene disperso in un mezzo non acquoso, la possibilità della suddetta reazione ionica viene notevolmente eliminata e il tensioattivo non ionico non viene ionizzato in acqua. In questo caso, l'effetto del tensioattivo è chiamato effetto di impedimento sterico o effetto di entropia. Poiché il tensioattivo può essere adsorbito direzionale sulla superficie delle particelle di pigmento per formare uno strato di adsorbimento monomolecolare, questo strato tampone direzionale può impedire l'aggregazione delle particelle, mantenendo così la stabilità del sistema di dispersione (noto anche come colloide protettivo o micelle) .
Gruppi molecolari tensioattivi sulla superficie del pigmento, all'aumentare della concentrazione del tensioattivo, la sua entropia diminuirà e il suo movimento sarà limitato. Più le particelle di pigmento sono vicine e compresse, più diminuirà la loro entropia, il che è vantaggioso per la stabilità del sistema di dispersione.
