Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур
Стабилизация дисперсий
Большинство дисперсных систем термодинамически нестабильно и склонно к разрушению. Различают два вида устойчивости неоднородных систем: агрегативную и кинетическую. Потеря агрегативной устойчивости связана со слипанием частиц дисперсной фазы и осаждением образующихся агрегатов. Этот процесс называют флокуляцией. Флокуляция уменьшает поверхность раздела фаз пигмент - ере/:,а. Кинетическая устойчивость обусловлена тепловым (броуновским) движением частиц.
Причину термодинамической нестабильности дисперсий поясним на примере капли эмульсии, при делении которой общая поверхность увеличивается (рис. 1.3).
|
Работа |
|
Половинный объем г = 0,8 мкм V = 2,1 мкм3 А = 7,9 мкм2 |
|
Шарик г = 1 мкм V = 4,2 мкм3 А = 12,6 мкм2 |
Для увеличения поверхности капли молекулы должны переместиться из объема к ее поверхности, т. е. преодолеть когезионные силы, а значит, произвести определенную работу (затрату энергии). Поэтому две разделенные частицы обладают большей энергией, чем одна крупная частица. Необходимая работа (расход энергии) рассчитывается по формуле
|
2 Шарика |
Л/ = у* ДА,
|
АобЩ= 15,8 мкм2 т. е. ДА = 3,2 мкм2 |
Где Л/ - работа (энергия); у - поверхностное натяжение (сила/длина = энергия/поверхность);
ДА - увеличение площади поверхности. Таким образом, работа Л/ пропорци-
Рис. 1.3. Деление эмульсионной капли (увеличение ональна Увеличению площади поверх-
Поверхности раздела фаз) ности ДА и поверхностному натяжению у,
т. е. чем больше поверхность и поверхностное натяжение, тем выше энергия дисперсной системы и меньше термодинамическая стабильность.
Дисперсии пигментов и полимеров могут быть достаточно стабильными и сохраняться в течение нескольких месяцев или лет. Их принято считать метастабильными системами.
Устойчивость дисперсий обеспечивается за счет электростатической или стериче - ской стабилизации, при этом флокуляция может быть значительно затруднена.
