ДИСПЕРГИРОВАНИЕ ПИГМЕНТОВ

Электрические факторы стабилизации

Электролиты, распадаясь на ионы и адсорбируясь, вызывают возникновение на частицах одноименных электрических зарядов, взаимное отталкивание которых преобладает над силами притяжения. Ионы противопо­ложного знака создают вокруг частиц двойной электри­ческий слой, характеризуемый электрокинетическим по­тенциалом е, который называют обычно дзета-потен­циалом¹⁶.

Ионная стабилизация отчетливо проявляется в раз­бавленных сильно полярных водных дисперсиях¹⁷. Электростатические силы отталкивания создают барьер, эффективность которого зависит от толщины диффузных ионных сфер. Тонкие прослойки жидкости, находящиеся на границе с твердым телом, обладают особыми свой­ствами по сравнению со свойствами самих жидкостей (например, повышенными вязкостью и модулем упруго­сти). Они образуют лиосферу н оказывают расклини­вающее действие¹⁸-¹⁹. Это явление, открытое Б. В. Де­рягиным, получило широкое признание при исследова­нии стабильности дисперсных систем.

Сольватирующая и комплексообразующая способ­ность среды оказывает влияние на емкость двойного электрического слоя, уменьшая ее и изменяя значение дзета-потенциала, что приводит к нарушению устойчи­вости системы²⁰.

Сравнивая разультаты измерений флоккуляции и электрофоретической подвижности для суспензий сажи в бензоле найдено²¹, что система с минимальным дзета- потенциалом наименее устойчива; она всегда флоккули­рована. При повышении дзета-потенциала наступает дефлоккуляция частиц и устойчивость системы повы-

15—1534

шается. Критический потенциал, т. е. потенциал выше которого происходит дефлоккуляция, соответствует 21— 24 мв; эта величина того же порядка, что и для водной суспензии (30—40 мв)²².

Суспензии железоокисных пигментов в растворах алкидных смол в ксилоле имеют максимальную величи­ну дзета-потенциала при содержании в ней 2,5% пиг­мента и 4% смолы. С увеличением содержания пигмента значение дзета-потенциала уменьшается²³. Устойчивые суспензии двуокиси титана в бутиловом спирте облада­ют дзета-потенциалом, равным 77 мв. При замене по­следнего на бутил амин (дзета-потенциал равен—79 мв) устойчивость теряется. Высокое значение дзета-потенциа­ла для неводных суспензий объясняют²⁴ либо энтропий­ным, либо стерическим фактором в случае образования

толстых (более 60 А) и высоковязких адсорбционных слоев.

Существует мнение^25-29, что в неводных средах ста­билизирующим фактором может являться потенциал ад­сорбированных на пигментах дипольных молекул по­верхностно-активных веществ. Это мнение не обоснова­но³⁰, так как в неионизированных средах концентрация ионов недостаточна, чтобы дзета-потенциал мог влиять на стабилизацию системы.

Из сказанного следует, что природа дисперсионной среды оказывает решающее влияние на агрегативную устойчивость пигментных дисперсий. Экспериментально показано, что чем выше полярность среды, характери­зуемая диэлектрической проницаемостью Е, тем выше агрегативная устойчивость системы и меньше седимен- тационный осадок¹⁷* ^31-34. С повышением полярности среды знак заряда частиц сдвигается в область положи­тельных значений зарядов³⁵.

Экспериментальные исследования³⁵*³⁶ показывают, что для лакокрасочных систем, имеющих невысокое значение диэлектрической проницаемости, на стабилиза­цию дисперсий электрические факторы оказывают не­значительное влияние. В неполярных средах роль элект­рических зарядов в процессе стабилизации суспензий снижается вплоть до нуля³⁷*³⁸. Примеси воды и электро­литов, всегда имеющиеся на поверхности частиц пигмен­тов³⁷, могут создавать па границе раздела фаз лишь очень слабый электрический заряд¹¹-³⁴’³⁹. Диэлектриче-

окая проницаемость дисперсии пигментов - определяется наличием полярных компонентов в связующем³⁵.

В случае введения электролита в среду с низкой ди­электрической проницаемостью (е<5) изменений в ста- I бильности дисперсии не наблюдается; в то время как при высокой диэлектрической проницаемости среды і (е>40) такие изменения становятся весьма заметными⁴⁰. | Исследование взаимосвязи между поверхностным по- | генциалом и стабильностью в малополярных^{38 41} и по- лярных средах (е>5)⁴² показали, что отдельно взятыми I величинами дзета-потенциала и диэлектрической прони- | цаемости нельзя характеризовать свойства лакокрасоч- ных композиций. Величина заряда Q и размер частин г •j (точнее, относительная величина заряда) играют нема­лі ловажную роль, и электрические факторы проявляю- | свое действие при соблюдении равенства

| В частных случаях, когда е>5, допускается возмож- I иость стабилизации по ионному механизму не только ор- I ганических, но и минеральных пигментов⁴² (например, рутила), не обладающих собственным зарядом. В псдав- j ляющем же большинстве случаев электрокинетическая

• теория стабилизации Дерягина — Ландау — Фервея —
• Обербека⁵*⁴⁰, основанная на балансе сил притяжения л отталкивания между электрически заряженными части­цами пигментов к лакокрасочным композициям, ке применима.