ДИСПЕРГИРОВАНИЕ ПИГМЕНТОВ

Избирательность смачивания

При одновременном присутствии на твердой поверх­ности двух или нескольких жидкостей смачивать твер­дую поверхность будет та из них, у которой ргзвость полярностей с твердым телом наименьшая (пример — вода при смачивании гндроксилированной или окислен­ной поверхности металла)³³.

По избирательному смачиванию все вещества можно разделить на две группы: гидрофильные (лучше смачивающиеся водой, чем углеводородами) и гидро­фобные, или олеофильные. К гидрофильным от­носят карбонаты, сульфаты, окислы, гидроокислы, основ­ные соли металлов, силикаты (кроме талька), стекло, кварц, полярные органические соединения с короткими углеводородными цепями и большим числом полярных групп, т. е. вещества с высокой удельной поверхностной свободной энергией. Группа гидрофобных веществ ЕКЛЮ- чает все углеводороды, малополярные органические ве­щества с большими углеводородными цепями, серу, графит, сажу, некоторые природные сульфиды металлов, тальк, чистые неокисленные металлы.

Следует отметить, что все гидрофильные вещества обладают в какой-то степени гидрофсбностью, и наобо­рот. Даже иаиболее гидрофобные вещества способны смачиваться водой, например при смачивании парафи­на водой³⁴ краевой угол смачивания составляет не 180°, а только 108°.

Изучение³⁵ поведения капель жидкости на границе раздела двух твердых фаз (стекло—слюда, стекло — парафин) показало, что на мозаичной гидрофобно-гид­рофильной поверхности одновременное пребывание капли жидкости невозможно и она мигрирует на лучше смачиваемую ею поверхность. В результате химического изменения поверхности может измениться и ее смачи­ваемость. Например, йода не смачивает поверхность са­жи¹⁰, но хорошо смачивает поверхность окисленной сажи³⁶*³⁷.

Смачиваемостью объясняется и явление капилляр­ности³⁸. Жидкость втягивается в капилляр под действи­ем силы адгезии, возникающей в результате омачива­ния³⁹ стенки капилляра. Величина этой силы (/) может быть определена из уравнения

f = 2пга cos 0

где г — радиус капилляра.

Если капилляр с одной стороны закрыт, то в нем развивается давление адгезии Р_а

2

Р_а == —jr о cos 0

С поверхности угля воздух вытесняется водой и бен­золом соответственно под давлением 1,2 и 6.2 касі см². При наличии в капилляре двух жидкостей лучше сма­чивающая данную поверхность жидкость будет вытес­нять менее смачивающую. Так, бензол вытесняет воду^4Г с поверхности угля под давлением 5,775 кгс/см².

Полностью вытеснить воду углеводородами можно только с неполярных поверхностей, а углеводородов во­дой— только с полярных. Практически же поверхности всех твердых тел мозаичны с преобладанием полярных или неполярных участков, поэтому чаще происходит лишь частичное вытеснение одной жидкости другой.

Избирательность смачивания имеет огро.мыое значе­ние при изготовлении и применении лакокрасочных ма­териалов. Высокополярные пленкообразующие прони­кают сквозь неплотный адсорбционный слой воды к поверхности пигментов, вытесняют ее, растекаются го твердої! поверхности и закрепляются на пен, образ) я хемосорбционный слой. Например, при изготовлении лакокрасочного материала для окраски влажных по­верхностей (корпусов судов, морских эстакад, мостов) используют активные пленкообразующне вещества, спо­собные к избирательной смачиваемости и вытеснению воды с окрашиваемой поверхности³².

Смачивание пигментов и наполнителей связующим, представляющим собой сложные многокомпонентные растворы, происходит ступенчато, последовательным вытеснением одних компонентов другими, способными снижать свободную энергию данной твердой поверхно­сти. Легкоподвижные низкомолекулярные растворители вытесняют с поверхности твердого тела газы и, в свою очередь, могут быть затем вытеснены с поверхности •веществами с большим дипольным моментом.