ДИСПЕРГИРОВАНИЕ ПИГМЕНТОВ

Гистерезис смачивания

При растекании жидкости по твердой поверхности часто наблюдается задержка, а в ряде случаев и полное прекращение растекания задолго до достижения истин­но равновесного состояния.

Задержку продвижения периметра смачивания по гладкой поверхности, вызываемую изменением ориента­ции молекул жидкости, называют кинетическим гистере­зисом смачивания¹⁶-¹⁷.

Для одних и тех же материалов краевой угол сма­чивания на шероховатых поверхностях и порошках 6' всегда несколько отличен от краевого угла смачивания на гладких поверхностях 0. Поры и трещины, имеющие­ся даже на гладких поверхностях, являются причиной различия величины краевых углов «натекания» и «от- текания»¹³. Например, для шлифованной поверхности фактор микроскопической шероховатости г, представ­ляющий собой соотношение

cos 6'

^Г COS0

составляет 1,5—2 и более.

Углы и ребра кристаллов не только замедляют сма­чивание, но вследствие мозаичности поверхности кри­сталла может произойти полное прекращение растека­ния жидкости. Задержку смачивания порошкообразных

материалов называют дисперсионным гистерези­сом¹²-¹⁶-¹⁸.

Дисперсионный гистерезис оказывает большое влия­ние на величину краевых углов смачивания. Вещества, хорошо смачиваемые, когда они находятся в виде боль­ших кусков или крупнозернистых порошков, перестают «смачиваться при их измельчении и в ряде случаев изо­терма омачивания из области положительного значе­ния cos©' переходит к отрицательному. Это наглядно было показано на примере измельчения гематита¹⁹ и окиси кремния²⁰*²².

Высокодисперсные пигменты смачиваются всегда значительно медленнее, чем пигменты с более крупны­ми частицами.

Смачивающая жидкость, попадая .на имеющуюся на твердой поверхности прослойку адсорбированных газов и влаги, стремится их вытеснить и вступить в прямой контакт с твердой поверхностью, Эта задержка смачи­вания, обусловленная порядком или очередностью со­прикосновения поверхности тела со смачивающей жид­костью, была названа П. А. Ребиндером¹⁶ статическим или порядковым гистерезисом. Разность величин коси­нусов краевых углО:В смачивания идеально чистой по­верхности и реальной поверхности, на которой имеется адсорбционный слой, определяет величину порядкового гистерезиса Н:

Н = cos 0_Х — со? G;,

В ряде работ²³*²⁵ показано, что адсорбция газов, особенно кислорода, значительно снижает смачивае­мость чистых металлов и минералов водой. Как уже ука­зывалось, на поверхности пигментов всегда имеется за­метное количество адсорбированных газов, которые вытесняются при смачивании. С поверхности 1 г низко- диспероных пигментов при смачивании вытесняется ст 0,12 до 0,60 см³ воздуха, обогащенного кислородом^{26 27}. На поверхности частиц 1 г двуокиси титана анатазной формы адсорбируется 2,4—2,8 см³ кислорода, который не удается удалить путем вакуумирования при комнат­ной температуре²⁸. В отличие от чистого азота²⁹'³⁰ ад­сорбция воздуха вызывает резкое увеличение краевого угла смачивания водой, по-видимому, вследствие при­сутствия двуокиси углерода. Порядковый гистерезис

имеет место и при смачивании влажных пигментов орга­ническими связующими³¹. Удельная свободная поверхно­стная энергия жидкостей (кроме жидких металлов) обыч­но составляет от 15 до 40 эрг!см². Твердые веществ: принято разделять на две группы: с высокой и низкой удельной поверхностной энергией. К первой группе от носят металлы, их окислы и соли, стекла и другие г вер дые тела с величиной свободной поверхностной энергии •более 100 эрг!см², ко второй группе — вещества с вели­чиной свободной поверхностной энергии до 100 эрг!см-. например такие низкоплавкие и относительно мягкие материалы, как воск, парафин, термопластичные поли­меры и пленкообразующие, а также органические пиг­менты.

Известны случаи, когда некоторые жидкости не рас­текаются по твердой поверхности, обладающей высокой энергией. Это объясняется¹³ адсорбцией на ней в пер •вую очередь летучих веществ или примесей: образую­щийся промежуточный слой уменьшает поверхностную энергию настолько, что твердая поверхность ведет себя уже как вещество с низкой энергией. Смачивающая жидкость может адсорбироваться на поверхности с .вы­сокой энергией, образуя ориентированный монослой, по которому она сама не может растекаться. Такие жидко­сти называются аутофобными.

Известно, что чистые сложные эфиры ограниченно растекаются или совсем не растекаются па гидратиро­ванных поверхностях. Это явление объясняется³² гид ролизом, происходящим сразу после адсорбции эфиров на гидратированных поверхностях. В результате про­дукты реакции покрывают твердую поверхность адсорб­ционной пленкой, по которой сам сложный эфир не может растекаться.