Pigmentin valmistusprosessissa, riippumatta siitä, kuinka hienoksi pigmenttijauhe jauhetaan, tulee aina aggregoituneita ja flokkuloituneita hiukkasia. Kuljetus- ja varastointiprosessissa pigmentti flokkuloituu edelleen suuriksi hiukkasiksi suulakepuristuksen ja kosteuden vaikutuksesta, ja mitä hienompi pigmentti, mitä suurempi pinta-ala ja suurempi pintaenergia, sitä helpompi se on flokkuloitua yhteen. Sopivilla pinta-aktiivisilla aineilla käsiteltynä nämä flokkuloituneet suuret hiukkaset hajoavat helposti käytön aikana, ja dispergointimekanismi on pääosin seuraava:
1. Kostutus
Epäorgaanisen pigmenttijauheen dispergoituminen nesteeseen käy pääasiassa läpi seuraavat kolme vaihetta:
① Jauheen kostuttamiseksi neste ei saa vain kastella jauheen pintaa, vaan myös korvata ilma ja kosteus jauhehiukkasten välillä;
② Kun se on kulkenut märän jauheen läpi ja siirtänyt ilman ja kosteuden hiukkasten väliin, pigmenttijauheen flokit ja aggregaatit tuhoutuvat;
③ Kostut ja tuhoutuneet flokit ja kiviainesjauheet säilyttävät vakaan dispersiotilan nesteessä. Toisin sanoen dispersio on prosessi, jossa dispersio kostutetaan, dispergoidaan ja pidetään stabiilina.
Normaaleissa olosuhteissa epäorgaaniset pigmentit kuivataan harvoin ennen käyttöä, ja pigmentin pinta ei vain sekoitu ilmaan, vaan myös imee kerroksen vesikalvoa. Pigmentin pintaan tavallisesti adsorboituneen veden määrä on yhtä suuri kuin vesimäärä, joka tarvitaan muodostamaan yksimolekyylinen kalvo kiinteälle pinnalle. Esimerkiksi pinta-ala grammaa kohti TiO2:ta on 10 m2, vesimolekyylin adsorptiokerroksen paksuus on 10×10-10m ja yksimolekyylisen kalvon tarvitsema vesimäärä on noin 0,3 prosenttia pigmentin painosta , joten pigmentin kosteuspitoisuus on myös yksi tärkeimmistä sen dispersiokykyyn vaikuttavista tekijöistä. yksi. Se, onko kiinteä aine kastunut vai ei, voidaan arvioida sen kosketuskulman perusteella. 0 asteen kosketuskulma tarkoittaa, että se on täysin märkä ja neste on täysin levinnyt kiinteän aineen pinnalle; 180 asteen kosketuskulma tarkoittaa, että se ei ole lainkaan märkä ja neste tarttuu pintaan vesipisaroina. kiinteä pinta.
Se, voidaanko kiinteä aine kostua hyvin nesteessä, voidaan päätellä paitsi kosketuskulman koon perusteella myös mittaamalla sen kostutuslämmön suuruutta. Yleensä hydrofiilisillä jauheilla (kuten TiO2) on suuri kostutuslämpö polaarisissa nesteissä ja ei-polaarisissa nesteissä Kostutuslämpö polaarisissa nesteissä on pieni, kun taas hydrofobisten jauheiden kostutuslämpö polaarisissa ja ei-polaarisissa nesteissä on suunnilleen vakio.
Kiinteän jauheen laskeutumisnopeus ja laskeutumistilavuus nesteessä voivat myös arvioida kosteusasteen. Kiinteällä aineella, jolla on korkea polaarisuus, kuten TiO2, on pieni laskeutumistilavuus erittäin polaarisessa liuoksessa ja pieni kiinteä aine matalapolaarisessa liuoksessa. on suuri; ei-polaarisilla kiinteillä jauheilla on yleensä suuret sedimentaatiotilavuudet. Pinta-aktiivisen aineen käsittelyn lisäämisen jälkeen, koska pinta-aktiivisten aineiden molekyylit ovat voimakkaasti orientoituneita ja adsorboituneita kiinteän aineen pintaan, se auttaa vähentämään nesteen pintajännitystä ja parantamaan sen kostutus- ja dispergointiominaisuuksia.
2. Sähköinen repulsio (ξ potentiaali)
Epäorgaanisten pigmenttien dispersion ja dispersion stabiilisuuden vesiliuoksessa määrää pääasiassa niiden sähköinen hylkiminen vedessä, eli ξ-potentiaali.
Sähköinen repulsio on varauksen hylkimisen käyttöä dispersion vakauden ylläpitämiseksi.
Pinta-aktiiviset aineet voivat ionisoida suuren määrän negatiivisesti varautuneita (tai positiivisesti varautuneita) ioneja vesiliuoksessa, jotka adsorboituvat tiukasti pigmenttihiukkasten pintaan siten, että näillä hiukkasilla on sama varaus ja muut ionit, joilla on vastakkainen varaus, diffundoituvat vapaasti nesteeseen. keskikokoinen. Sen ympärille muodostuu varautuneiden ionien diffuusiokerros (sähköinen kaksoiskerros). Kahden ionikerroksen välistä potentiaalieroa kiinteästä pinnasta diffuusiokerroksen kaukaisimpaan pisteeseen (eli jossa vastakkainen varaus on 0) kutsutaan ξ-potentiaaliksi. Hiukkasten välinen sähköstaattinen repulsio tulee tästä, ja nämä hiukkaset, joilla on sama varaus, hylkivät toisiaan, kun ne joutuvat kosketuksiin, jotta säilytetään hajallaan olevan järjestelmän stabiilisuus, mikä on kuuluisa DLVO-teoria.
Sähköisen repulsion tapauksessa pinta-aktiivisella aineella on oltava korkea ionisaatiokyky, ja yleensä käytetään anionisia pinta-aktiivisia aineita ja joitain epäorgaanisia dielektrisiä aineita, kuten: trikaliumpolyfosfaatti, kaliumpyrofosfaatti, natriumpolyfosfaatti, alkyyliaryylisulfonaatti natriumnaftaleenisulfonaatti, natriumnaftaleenisulfonaatti, natrium Natriumpolykarboksylaatti jne.
3. Steerinen estevaikutus (tai entropiavaikutus)
Kun pigmentti dispergoidaan ei-vesipitoiseen väliaineeseen, edellä mainitun ionisen reaktion mahdollisuus eliminoituu suuresti, eikä ioniton pinta-aktiivinen aine ionisoidu veteen. Tässä tapauksessa pinta-aktiivisen aineen vaikutusta kutsutaan steeriseksi estevaikutukseksi tai entropiavaikutukseksi. Koska pinta-aktiivinen aine voidaan adsorboida suuntaisesti pigmenttihiukkasten pinnalle monomolekyylisen adsorptiokerroksen muodostamiseksi, tämä suunnattu puskurikerros voi estää hiukkasten aggregoitumisen ja siten ylläpitää dispersiojärjestelmän (tunnetaan myös nimellä suojaava kolloidi tai miselli) stabiiliutta. .
Pinta-aktiivisen aineen molekyyliryhmät pigmentin pinnalla, kun pinta-aktiivisen aineen pitoisuus kasvaa, sen entropia pienenee ja sen liike rajoittuu. Mitä lähempänä ja puristuneempia pigmenttihiukkaset ovat, sitä enemmän niiden entropia pienenee, mikä on edullista dispersiojärjestelmän stabiiliudelle.
