En el procés de producció de pigments, per molt fi que sigui el pigment en pols, sempre hi haurà partícules agregades i floculades. En el procés de transport i emmagatzematge, el pigment es flocularà encara més en partícules grans a causa de l'extrusió i la humitat, i com més fi sigui el pigment, més gran sigui la superfície i més energia superficial, més fàcil serà flocular junts. Si es tracten amb tensioactius adequats, aquestes partícules grans floculades es dispersen fàcilment durant l'ús, i el mecanisme de dispersió és principalment el següent:
1. Mullar
La dispersió del pigment inorgànic en pols en líquid passa principalment per les tres etapes següents:
① Per a la humectació de la pols, el líquid no només ha de mullar la superfície de la pols, sinó que també ha de substituir l'aire i la humitat entre les partícules de pols;
② Després de passar per la pols humida i desplaçar l'aire i la humitat entre les partícules, es destrueixen els flocs i els agregats de la pols de pigment;
③ Els flocs i pols agregats mullats i destruïts mantenen un estat de dispersió estable en el líquid. És a dir, la dispersió és un procés de humectació-dispersió-mantenint estable la dispersió.
En circumstàncies normals, els pigments inorgànics poques vegades s'assequen abans del seu ús, i la superfície del pigment no només es barreja amb l'aire, sinó que també absorbeix una capa de pel·lícula d'aigua. La quantitat d'aigua que normalment s'adsorbeix a la superfície del pigment és equivalent a la quantitat d'aigua necessària per formar una pel·lícula monomolecular a la superfície sòlida. Per exemple, la superfície per gram de TiO2 és de 10 m2, el gruix de la capa d'adsorció de molècules d'aigua és 10×10-10m, i la quantitat d'aigua requerida per la pel·lícula monomolecular és d'aproximadament 0,3 per cent del pes del pigment , de manera que el contingut d'humitat del pigment també és un dels principals factors que afecten el seu rendiment de dispersió. un. Si el sòlid està mullat o no es pot jutjar segons el seu angle de contacte. Un angle de contacte de 0 graus significa que està completament humit i el líquid s'estén completament a la superfície del sòlid; un angle de contacte de 180 graus significa que no està gens humit i el líquid s'adhereix a la superfície en forma de gotes d'aigua. superfície sòlida.
Si un sòlid es pot mullar bé en un líquid es pot jutjar no només per la mida de l'angle de contacte, sinó també mesurant la mida de la seva calor de humectació. En general, les pols hidròfiles (com el TiO2) tenen una gran calor de humectació en líquids polars i en líquids no polars. La calor de humectació en líquids polars és petita, mentre que la calor de humectació de pols hidròfobes en líquids polars i no polars. és aproximadament constant.
La velocitat de sedimentació i el volum de sedimentació de la pols sòlida en líquid també poden jutjar el grau d'humitat. Un sòlid amb alta polaritat com el TiO2 té un petit volum de sedimentació en una solució altament polar i un sòlid petit en una solució polar baixa. és gran; Les pols sòlides no polars solen tenir grans volums de sedimentació. Després de l'addició de tractament tensioactiu, com que les molècules de tensioactiu estan fortament orientades i adsorbides a la superfície del sòlid, ajuda a reduir la tensió superficial del líquid i millora les seves propietats d'humectació i dispersió.
2. Repulsió elèctrica (potencial ξ)
La dispersió i l'estabilitat de dispersió dels pigments inorgànics en solució aquosa estan determinada principalment per la seva repulsió elèctrica a l'aigua, és a dir, el potencial ξ.
La repulsió elèctrica és l'ús de la repulsió de càrrega per mantenir l'estabilitat de la dispersió.
Els tensioactius poden ionitzar un gran nombre d'ions carregats negativament (o carregats positivament) en solució aquosa, que s'adsorbeixen fermament a la superfície de les partícules de pigment, de manera que aquestes partícules tenen la mateixa càrrega i altres ions amb càrregues oposades es difonen lliurement al líquid. mitjà. Al voltant, es forma una capa de difusió (doble capa elèctrica) d'ions carregats. La diferència de potencial entre les dues capes d'ions des de la superfície sòlida fins al punt més allunyat de la capa de difusió (és a dir, on la càrrega oposada és 0) s'anomena potencial ξ. La repulsió electrostàtica entre partícules prové d'això, i aquestes partícules amb la mateixa càrrega es repel·leixen entre si un cop entrin en contacte, per tal de mantenir l'estabilitat del sistema dispers, que és la famosa teoria DLVO.
En el cas de la repulsió elèctrica, el tensioactiu ha de tenir un alt rendiment d'ionització, i normalment s'utilitzen tensioactius aniònics i alguns dielèctrics inorgànics, com ara: polifosfat tripotàsic, pirofosfat de potassi, polifosfat de sodi, alquil aril sulfonat de naftalè sulfonat de sodi, metilen naftalè sulfonat de sodi, Policarboxilat de sodi, etc.
3. Efecte d'obstacle estèric (o efecte d'entropia)
Quan el pigment es dispersa en un medi no aquós, s'elimina molt la possibilitat de la reacció iònica esmentada anteriorment i el tensioactiu no iònic no s'ionitza a l'aigua. En aquest cas, l'efecte del tensioactiu s'anomena efecte d'obstacle estèric o efecte d'entropia. Com que el tensioactiu es pot adsorbir direccionalment a la superfície de les partícules de pigment per formar una capa d'adsorció monomolecular, aquesta capa tampó direccional pot evitar l'agregació de les partícules, mantenint així l'estabilitat del sistema de dispersió (també conegut com a col·loide protector o micel·la). .
Grups moleculars de tensioactius a la superfície del pigment, a mesura que augmenta la concentració del tensioactiu, la seva entropia disminuirà i el seu moviment es veurà restringit. Com més properes i comprimides estiguin les partícules de pigment, més disminuirà la seva entropia, cosa que és beneficiosa per a l'estabilitat del sistema de dispersió.
