Im Pigmentherstellungsverfahren werden, egal wie fein das Pigmentpulver gemahlen wird, immer einige aggregierte und ausgeflockte Partikel vorhanden sein. Während des Transports und der Lagerung wird das Pigment aufgrund von Extrusion und Feuchtigkeit weiter zu großen Partikeln ausgeflockt, und je feiner das Pigment, je größer die Oberfläche und je höher die Oberflächenenergie, desto leichter lässt es sich zusammen ausflocken. Wenn sie mit geeigneten Tensiden behandelt werden, werden diese ausgeflockten großen Teilchen während der Verwendung leicht dispergiert, und der Dispersionsmechanismus ist hauptsächlich wie folgt:
1. Benetzung
Die Dispersion von anorganischem Pigmentpulver in Flüssigkeit durchläuft hauptsächlich die folgenden drei Stufen:
① Für die Benetzung des Pulvers sollte die Flüssigkeit nicht nur die Oberfläche des Pulvers benetzen, sondern auch die Luft und Feuchtigkeit zwischen den Pulverpartikeln ersetzen;
② Nach Durchlaufen des nassen Pulvers und Verdrängen der Luft und Feuchtigkeit zwischen den Partikeln werden die Flocken und Aggregate im Pigmentpulver zerstört;
③ Die benetzten und zerstörten Flocken und Aggregatpulver behalten einen stabilen Dispersionszustand in der Flüssigkeit bei. Das heißt, das Dispergieren ist ein Prozess des Benetzens – Dispergierens – Stabilhaltens der Dispersion.
Unter normalen Umständen werden anorganische Pigmente vor der Verwendung selten getrocknet, und die Oberfläche des Pigments wird nicht nur mit Luft vermischt, sondern nimmt auch einen Wasserfilm auf. Die üblicherweise auf der Oberfläche des Pigments adsorbierte Wassermenge entspricht der Wassermenge, die zur Bildung eines monomolekularen Films auf der festen Oberfläche erforderlich ist. Beispielsweise beträgt die Oberfläche pro Gramm TiO2 10 m2beträgt die Dicke der Wassermolekül-Adsorptionsschicht 10×10-10m, und die für den monomolekularen Film erforderliche Wassermenge beträgt etwa 0,3 Prozent des Pigmentgewichts , daher ist der Feuchtigkeitsgehalt im Pigment auch einer der Hauptfaktoren, die seine Dispergierleistung beeinflussen. eins. Ob der Feststoff benetzt wird oder nicht, kann anhand seines Kontaktwinkels beurteilt werden. Ein Kontaktwinkel von 0 Grad bedeutet, dass er vollständig benetzt ist und die Flüssigkeit vollständig auf der Oberfläche des Festkörpers verteilt ist; ein Kontaktwinkel von 180 Grad bedeutet, dass es überhaupt nicht nass ist und die Flüssigkeit in Form von Wassertropfen an der Oberfläche haftet. feste Oberfläche.
Ob sich ein Festkörper in einer Flüssigkeit gut benetzen lässt, lässt sich nicht nur anhand der Größe des Kontaktwinkels beurteilen, sondern auch anhand der Größe seiner Benetzungswärme. Im Allgemeinen haben hydrophile Pulver (wie TiO2) eine große Benetzungswärme in polaren Flüssigkeiten und in unpolaren Flüssigkeiten. Die Benetzungswärme in polaren Flüssigkeiten ist gering, während die Benetzungswärme von hydrophoben Pulvern in polaren und unpolaren Flüssigkeiten ist ungefähr konstant.
Auch die Absetzgeschwindigkeit und das Absetzvolumen von festem Pulver in Flüssigkeit können den Feuchtigkeitsgrad beurteilen. Ein Feststoff mit hoher Polarität wie TiO2 hat ein kleines Absetzvolumen in einer hochpolaren Lösung und einen kleinen Feststoff in einer schwach polaren Lösung. ist groß; unpolare feste Pulver haben im Allgemeinen große Sedimentationsvolumina. Da die Moleküle des oberflächenaktiven Mittels nach der Zugabe von oberflächenaktivem Mittel stark orientiert und an der Oberfläche des Feststoffs adsorbiert sind, trägt es dazu bei, die Oberflächenspannung der Flüssigkeit zu verringern und ihre Benetzungs- und Dispergiereigenschaften zu verbessern.
2. Elektrische Abstoßung (ξ-Potential)
Die Dispersion und Dispersionsstabilität von anorganischen Pigmenten in wässriger Lösung wird hauptsächlich durch ihre elektrische Abstoßung in Wasser, dh das ξ-Potential, bestimmt.
Elektrische Abstoßung ist die Verwendung von Ladungsabstoßung zum Aufrechterhalten der Dispersionsstabilität.
Tenside können in wässriger Lösung eine große Anzahl negativ geladener (oder positiv geladener) Ionen ionisieren, die fest an der Oberfläche von Pigmentpartikeln adsorbiert sind, so dass diese Partikel die gleiche Ladung haben und andere Ionen mit entgegengesetzten Ladungen frei in die Flüssigkeit diffundieren Mittel. Um ihn herum wird eine Diffusionsschicht (elektrische Doppelschicht) aus geladenen Ionen gebildet. Die Potentialdifferenz zwischen den beiden Ionenschichten von der festen Oberfläche bis zum entferntesten Punkt der Diffusionsschicht (d. h. dort, wo die entgegengesetzte Ladung 0 ist) wird als ξ-Potential bezeichnet. Daraus ergibt sich die elektrostatische Abstoßung zwischen Partikeln, und diese Partikel mit der gleichen Ladung stoßen sich ab, sobald sie in Kontakt kommen, um die Stabilität des dispergierten Systems aufrechtzuerhalten, was die berühmte DLVO-Theorie ist.
Im Fall der elektrischen Abstoßung muss das Tensid eine hohe Ionisationsleistung haben, und normalerweise werden anionische Tenside und einige anorganische Dielektrika verwendet, wie z. B.: Trikaliumpolyphosphat, Kaliumpyrophosphat, Natriumpolyphosphat, Alkylarylsulfonat Natriumpolycarboxylat usw.
3. Sterische Hinderungswirkung (oder Entropiewirkung)
Wenn das Pigment in einem nichtwässrigen Medium dispergiert wird, wird die Möglichkeit der oben erwähnten ionischen Reaktion weitgehend eliminiert und das nichtionische Tensid wird in Wasser nicht ionisiert. In diesem Fall wird die Wirkung des Tensids als sterischer Hinderungseffekt oder Entropieeffekt bezeichnet. Da das Tensid auf der Oberfläche der Pigmentpartikel gerichtet adsorbiert werden kann, um eine monomolekulare Adsorptionsschicht zu bilden, kann diese gerichtete Pufferschicht die Aggregation der Partikel verhindern und dadurch die Stabilität des Dispersionssystems (auch bekannt als Schutzkolloid oder Mizelle) aufrechterhalten. .
Tensid-Molekülgruppen auf der Oberfläche des Pigments, wenn die Konzentration des Tensids zunimmt, nimmt seine Entropie ab und seine Bewegung wird eingeschränkt. Je dichter und komprimierter die Pigmentpartikel sind, desto weiter nimmt ihre Entropie ab, was der Stabilität des Dispersionssystems zugute kommt.
