ДИСПЕРГИРОВАНИЕ ПИГМЕНТОВ

ДИСПЕРГИРОВАНИЕ ПИГМЕНТОВ В СВЯЗУЮЩИХ

Основные процессы диспергирования пигментов

Под общепринятым (устаревшим по своему смыслу) терминам перетир красок подразумевают не измельчение частиц пигментов, но лишь их дезагрегацию и распреде­ление в связующем, а также облегчение взаимодействия между твердой и жидкой фазами¹. Более правильно на­зывать этот основной процесс изготовления лакокрасоч­ных материалов не перетиром, а диспергированием, так как при этом размер отдельных первичных частиц пиг­мента не уменьшается, а лишь разрушаются коагуляци­онные структуры, крупные агрегаты и размеры частиц приближаются к размерам, первоначально полученным при изготовлении пигмента. Диспергирование является физико-химическим процессом образования новой по­верхности раздела фаз и сопровождается снижением запаса свободной поверхностной энергии пигментных ча­стиц вследствие адсорбции на них молекул связую­щего^2-5.

Процесс диспергирования пигментов состоит из трех основных стадий, частично накладывающихся во време­ни друг на друга:

1. Смачивание связующим агрегатов и первичных ча­стиц пигментов и вытеснение с твердой поверхности ад­сорбированных газов и влаги. Поверхностное натяжение на границе раздела связующее — пигмент снижается при этом в пределе до нуля⁶.
2. Пептизация (частичное раз-рушение крупных) аг­регатов и флоккул в результате адсорбционного блоки­рования компонентами связующего большей части коа­гуляционных активных центров.
3. Стабилизация дисперсий пигментных частиц, взве­шенных в связующем, в результате -возникновения уплот­ненных структурированных оболочек, образовавшихся

путем адсорбции на твердой поверхности больших моле­кул пленкообразующих веществ и добавляемых поверх­ностно-активных .веществ.

Адсорбционные оболочки, состоящие из макромоле­кул полимеров, предотвращают укрупнение пигментных частиц, т. е. обеспечивают агрегативную устойчивость; связи, возникающие между адсорбционными оболочками и молекулами пленкообразующего вещества, создают общие структурированные системы, в которых замед­ляется седиментационное осаждение пигментов и улуч­шаются малярно-технические свойства красок⁷. При дли­тельном хранении в таких красках образуются обратимо структурированные объемистые, но легко редиспергируе- мые осадки.

В промышленности применяются следующие основ­ные схемы диспергирования пигментов:

• смешение пигментов со всем количеством связую­щего, требуемого по рецепту, и длительное диспергиро­вание вязких паст на валковых краскотерках с получе­нием готовых густотертых красок; f 2) смешение пигментов с разбавленным раствором связующего, содержащего лишь часть необходимого пленкообразующего, и диспергирование так называемых «тощих паст» средней вязкости в бисерных или шаровых мельницах с последующим добавлением -остального ко­личества пленкообразующего;

3) смешение сухих микронизированных пигментов (с предварительно модифицированной поверхностью) со J связующим одним из предыдущих двух способов и про- } ведение скоростной пептизации в быстроходных смеси­телях, коллоидных мельницах или ультразвуковых дис- v_ пергаторах;

* 4) добавление к водным пастам пигментов поверх­ностно-активных веществ и некоторого количества рас­твора связующего; перемешивание для отбивки воды и введение недостающего количества пленкообразующего в скоростных смесителях;

5) сухое -вальцевание при подогреве смеси пигментов, пластификаторов, поверхностно-активных- веществ и пленкообразующего с получением суховальцованных паст, которые затем растворяют в растворителях или на­носят на окрашиваемую поверхность в виде порошка или расплава.

Получаемые последним способом эмали⁸ отличаются высоким качеством и стабильностью, что объясняется⁸ механохимической прививкой полимера к пигменту процессе вальцевания высоковязких ласт.

Для диспергирования пигментов могут быть примене­ны и комбинированные схемы, включающие отдельные операции из нескольких рассмотренных технологических схем.

Приведенные 5 схем диспергирования отличаются не методом дезагрегации коагуляционных структур пигмен­тов, а способом разрушения надмолекулярных структур пленкообразующих и придания молекулам связующего способности адсорбироваться. Для этого используются три способа: тепловая диссоциация, сольватация боль­шим количеством растворителя и механохимическое раз­рушение надмолекулярных структур и отдельных макро­молекул. В каждой схеме в той или иной степени исполь­зуются все три способа, но по крайней мере один из ни> является преимущественным.

В первой схеме основное значение имеют теп ловая и в какой-то мере механохимнческая активация Обычно в этом случае применяются слабо структуриро­ванные олигомерные связующие, например натуральные и полунатуральные олифы.

Во второй схехМе решающее значение имеет сольватация растворителем, поскольку в разбавленных растворах полимеры наиболее адсорбцконно активны.

В третьей и четвертой схемах исполь­зуются тепловая и механохимнческая активация пленко­образующего, затраты энергии на дезагрегацию пигмен­тов минимальны.

В пятой схеме механохимическое разрушение полимеров является основным, и ему сопутствует тепло­вая активация. По этой схеме обрабатываются высоко­структурированные полимеры и пигменты (например, сажа).

Практически диспергирование пигментов заключается в разрушении коагуляционных структур, активации мо­лекул связующего и облегчении диффузии их к поверхно­сти пигментов вплоть до установления адсорбционного равновесия. Все перечисленные процессы происходят в машинах, описанных в гл. II. В процессе диспергирова­ния крупные коагуляционные агрегаты превращаются з

193

флоккулы¹⁰ со средним размером 6—12 мк. Максималь­ный размер флоккул пигментов принято оценивать по ГОСТ 6589—57 с помощью прибора, получившего назва­ние клин. Он представляет собой металлический брусок с клинообразной выемкой. На брусок наносят испытуе­мую краску, избыток ее снимают специальным ножом и по виду поверхностного слоя краски, оставшейся в кли­нообразной выемке, судят о степени дисперсности, оцени­вая ее с помощью шкалы, нанесенной рядом с выемкой.