Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур

Электростатическая стабилизация

В водных дисперсиях пигментов основной заряд несут неорганические пигменты и наполнители из-за высокого значения диэлектрической постоянной.

Несмотря на то что система электрически нейтральна, в прилегающей жидкой фа­зе есть определенное количество противоионов (рис. 1.4). За счет этого образуется двойной электрический слой (ионное облако), и возникающее электростатическое от­талкивание одноименных зарядов затрудняет флокуляцию частиц пигмента (происхо­дит электростатическая стабилизация).

Решающее влияние на этот процесс оказывает то, что силы отталкивания (колум­бовы) распространяются глубже в дисперсионную среду, чем силы притяжения (вандер - ваальсовы). При разноименных зарядах (например, в случае различных пигментов) мо­жет происходить электростатическое притяжение, приводящее к слиянию частиц.

Введение электролитов (солей) уменьшает двойной электрический слой и может привести к флокуляции (табл. 1.3) [3].

Правило Шульца-Харди описывает влияние заряда ионов солей на флокули - рующее действие следующим образом:

• для отрицательно заряженных дис­персий (гипичный случай) катионы оказывают тем более сильное фло - кулирующее воздействие, чем вы­ше их заряд: №♦ < Са2+ < А1**;

• для положительно заряженных дисперсий (редкий случай) флокулирующее действие анионов увеличивается в ряду: С1- < 8042- < РО43-.

На практике следует избегать присутствия электролитов (солей) е лакокрасочных материалах, содержащих воду.

Заряд на поверхности пигментов или наполнителей образуется в результате двух процессов:

• диссоциации функциональных групп на поверхности пигмента;

• адсорбции ионов (часто полианионов).

Диссоциация функциональных групп особенно характерна для пигментов и напол­нителей оксидного типа [4]. На поверхности оксидов присутствуют гидроксильные груп­пы кислотного или основного характера в зависимости от типа оксида. Значение pH, при котором заряд поверхности равен нулю, называют изоэлектрической точкой (ИЭТ) [5]. При pH выше ИЭТ поверхность оксида за счет депротонизации заряжена отрица­тельно, ниже ИЭТ - в результате протонизации — положительно (рис. 1.5). Плотность заряда возрастает с увеличением разницы значений pH и ИЭТ.

В табл. 1.4 приведены значения ИЭТ для некоторых химически чистых оксидов ме­таллов. Для технических пигментов или наполнителей значения ИЭТ в результате их последующей обработки могут значительно отличаться от приведенных. На значение ИЭТ также влияет тип кристаллической модификации оксида.

Электростатическая стабилизация особенно заметно проявляется в водоразбавля­емых лакокрасочных материалах из-за высокого значения диэлектрической постоян­
ной. Последние исследования показали, что она наблюдается и в органорастворимых материалах [6]. Таким образом, пигмент, диспергированный в различных пленкообразо - вателях, может иметь разный по величине заряд, а дисперсия - разную степень стаби­лизации.

Таблица 1.4

Значения ИЭТ для оксидов металлов [5]