ДИСПЕРГИРОВАНИЕ ПИГМЕНТОВ

Активность дисперсионной среды

Эффективность диспергирования определяется приро­дой поверхности пигмента, размером первичных частиц, а также свойствами дисперсионной среды — связующе­го^15-18.

Пригодность среды к диспергированию в значитель­ной мере зависит от свойств пигмента и определяется рядом условий, к которым в первую очередь необходимо отнести следующее:

• вещества, образующие жидкую среду, должны со­держать полярные группы с большим средством к актив­ным центрам поверхности использованных пигментов и создавать хемосорбционный слой со степенью покрытия j*x поверхности а^О.Б⁵*¹³-¹⁶»¹⁷;
• молекулы пленкообразующего должны иметь до­статочно большие размеры (молекулярный вес в преде­лах 1000—3000)¹⁹ и линейное строение;
• растворители должны хорошо сольватировать молекулы пленкообразующего, разделять пачки и раз­вертывать глобулы, приближая свойства растворов к

ньютоновским жидкостям, но сам низкомолекулярный растворитель не должен хемосорбироваться на активных центрах поверхности пигментных частиц.

Если не выполняется первое условие, то смачивание и адсорбция будут незначительны и эффективное дисперги­рование становится невозможным. При любой продол­жительности диспергирования с приложением больших механических усилий частицы пигмента вновь будут объединяться в еще более крупные агрегаты, а затрачен­ная механическая энергия превратится в тепловую.

Выше указывалось, что полярные пигменты (деуськсъ титана) в неполярных растворителях (бензоле) диспер­гировать нельзя. Добавки небольшого количества жир­ных кислот, высших спиртов²⁰-²¹, нафтеновых кислот и их солей, а также замена неполярных растворителей на по­лярные (например, на бутанол)²², способствуют диспер­гированию. Для пигментов с гидрофильной поверхностью активной средой является вода.

При соблюдении первого условия, но несоблюдении, второго, т. е. при невозможности образования адсорбци­онных полимеро фильных оболочек достаточной тел шины, пигментная дисперсия получается агрегативно неустойчи­вой. Полимерные молекулы со сравнительно высоким молекулярным весом (—4000), адсорбируясь частью по­лярных звеньев на поверхности частиц, своими «хвоста­ми» стерически блокируют доступ другим молекулам к пигментной поверхности²³. Такие полимеры не могут быть использованы для эффективного диспергирования. Небольшие хмолекулы жирных кислот и их глицеридов, имеющие площадь сечения соответственно 25—28 А- и 63 А²»²⁴-²⁵, легко проникают в пигментные агрегаты, сма­чивают их внутреннюю поверхность и оказывают раскли­нивающее действие. Ввиду высокого сродства этих молекул к пигментам²⁶ они являются весьма активными диспергаторами²⁷. Большие молекулы смол с молекуляр­ным весом более 3000 в результате слабого сцепления друг с другом при сдвиге не могут являться передатчи­ками энергии механического воздействия между элемен­тами структуры композиции, снижая тем самым эффек­тивность механического диспергирования²⁸-²⁹.

Третье условие применимости сред для диспергиро­вания частично вытекает из второго. Более активными являются относительно большие молекулы, -находящиеся
в растворе в развернутом виде. Молекулы, свернутые в клубки (глобулы) или связанные в пачки, не проникают в агрегаты и стерически препятствуют адсорбции на по­верхности пигмента более активных малых молекул.

При воздействии сдвиговых усилий линейные молеку­лы могут легко вращаться и ориентироваться в награв-

лении потока, создавая меньшее сопротивление движе­нию, чем ассоциаты³⁰. Для наиболее эффективного диспергирования среда должна обладать свойствами ньютоновских жидкостей¹⁶*¹⁷.

Для соблюдения третьего условия следовало бы использовать разбавленные растворы, содержащие 2— 4% пленкообразующего (рис. 9.2), в которых достигает­ся высокая подвижность свободных активных молекул, максимальная истинная их адсорбция на поверхности пигментов с получением наибольшего диспергирующего .эффекта¹⁶*¹⁷*²⁰. Однако для практических целей такие, .«тощие» пигментные пасты непригодны, поскольку они содержат избыток растворителя, обладают низкой вяз- .'костью и пигменты, не имея структурированной сольват­ной оболочки достаточной толщины для стабилизации, не совмещаются с основной массой лленкообразующего.

В результате этого пигмент выпадает в осадок («пиг­ментный шок»).

При выборе условий эффективного диспергирования в растворах лаковых смол, заведомо хорошо смачиваю­щих пигменты, необходимо решить две практически важ­ные задачи. Первая задача сводится к определению оп­тимальной концентрации рабочего растЕора пленкообра­зующего, при которой полученная паста имела бы нуж­ную вязкость и хорошую совместимость с пленкообра­зующим, пожертвовав для этого в какой-то мере ско­ростью диспергирования. Вторая задала состоит в том, чтобы правильно выбрать оптимальное соотношение пленкообразующего и пигмента.