ДИСПЕРГИРОВАНИЕ ПИГМЕНТОВ

СМАЧИВАНИЕ ПИГМЕНТОВ

Свободная энергия поверхности раздела фаз

(Поверхность раздела фаз всегда обладает некоторым запасом свободной энергии, вследствие чего на поверх­ности твердых тел адсорбируются различные газы и жидкости. Поэтому на воздухе поверхность пигментных частиц всегда покрыта адсорбционным слоем газов и во­ды, а при смачивании сухих пигментов связующим преж­де всего происходит вытеснение с поверхности пигмен­тов этих адсорбатов^1-10.

Под смачиванием понимают растекание жидкости по поверхности твердого тела. Количественно смачива­ние характеризуется углом смачивания 0. Твердое тело смачивается при О<0<9О° и не смачивается при 90<Э<180° (рис. 3.1). Величина 0 зависит от значе­ний удельной свободной поверхностной энергии (поверх­ностного натяжения а) трех соприкасающихся поверх­ностей раздела: жидкость — воздух оі,₂; жидкость — твердое тело 01.3 И воздух — твердое тело 09,3.

По закону Лапласа—Неймана силы поверхностного натяжения на границе раздела фаз связаны с краевым углом смачивания следующей зависимостью:

С другой стороны, по уравнению ІШопре, работа адгезії г жидкости на поверхности твердого тела W_{it 3} равна

W 1,3 ^{= С}>/» “ ³1,Я "V ^а1..*

Объедимнз эти два уравнения получаем выражение а i- гезии (уравнение Юнга)

^⁷,_т, = ^,..(1      со',)

В котором отсутствуют практически трудпоизме'ме-. Ьа величины ПI. я и QJ. Я-

Из этого уравнении следует, что з случае полип'і смачивания (0 = 0) работа адгезии U” _:) = 2о . і; ; полном отсутствии смачивания {0=IS ад ез їй кпд- кости к твердому телу не наблюдается j \Х __; = 0>. Пил растекании жидкости по твердой нов • чпостп свобод неї поверхностная энергия уменьшается¹¹ - ш вели о . _: АII =₀₁₂(Ксс)* 0— 1), где К — коэффициент шерохов; - тости, равный отношению дстпдпс.Г гг ощчді к ее проекции.

Процесс смачивания зависит от свопе в жпнкосм и твердого тела. Смачивание происходит з том ссг іде когда силы молекулярного взаимодейетвнм МСЖй) ГЬеИ- ДЫМ телом И ЖИДКОСТЬЮ (т е СИЛЫ адгезии) ООЛЬШС, чем силы молекулярного вза імодейстз і я самої ж; д- костн (т. е. силы когезии) Если силы когезии Прев л- шают силы адгезии, то па позсрхнссти тзегдогп тсс.а капля жидкости бчдет стремиться сократить сфе *нч. скую форму, соответствующую минимуму свободной по­верхностной энергии.

Разность между работоіі ад-езич (1Г_а) и работой когезии (Г_ь) или уменьшение свободной поверхностней энергии системы (F) па единицу площади (S; выража­ет собой коэффициент растекания (Яр):

Яп = IV п - W к -

При положительном значении коэффициента Яр будет происходить самопроизвольное растекание жидкости по поверхности твердого тела или другой жидкости.

Жидкости с малым запасом свободней энергии хо­рошо растекаются по поверхности твердых тел, обладаю­щих большим запасом свободной энергии, так как этс приводит к общему уменьшению свобод юн энергии СП-

сз

• стемы; однако те же жидкости не смачивают поверхно­сти с низкой поверхностной энергией (например, пара­фина и ряда полимерных материалов). Это зависит от величины свободной энергии смачивания, равной

U = а₁₃ — о_2і3 или U — — <з_1|2 cos О

При отрицательном значении U происходит полное сма- чивание с выделением энергии; чем больше величина U тем выше степень смачивания неоднородных мозаичных поверхностей. При положительном значении U смачи­вание возможно только в случае дополнительного под­вода энергии извне, путем нагревания или механическо­го перемешивания.

Критическое поверхностное натяжение смачивания

Для многих органических жидкостей эмпирически установлена прямолинейная зависимость между вели­чиной краевого угла смачивания 0 н поверхностным на-

тяжением а^13,14 и введено понятие критического поверх­ностного натяжения смачивания а_кр. Физический смысл а_кр заключается в том, что смачивать твердую поверх­ность могут только такие жидкости, у которых окр мень­ше свободной удельной энергии поверхности данного.

твердого тела или адсорбированного на нем поверхност­ного слоя. Таким образом, величина <7і_ф позволяет кос­венно оценить удельную свободную поверхностную энергию твердых тел и изменение ее в результате сорб­ционного покрытия.

'Величина Окр, как это показано на рис. 3.2, онрсде ляется отрезком, отсекаемым на линии полного смачи­вания (cos0=1) при продолжении прямой, выражаю­щей зависимость cos0 от ai.a- Для жидкостей, способ­ных образовывать водородные связи и имеющих cl, 2 бе­лее 50 эрг/см², такой строго Линейной зависимости не существует. Изучено смачивание различными лакокра­сочными составами твердых поверхностей и определены критические поверхностные .натяжения омачивания раз­личных подложек¹⁵.