Pigmento gamybos procese, kad ir kaip smulkiai būtų sumalti pigmento milteliai, visada bus susikaupusių ir flokuliuotų dalelių. Transportavimo ir sandėliavimo procese pigmentas dėl ekstruzijos ir drėgmės toliau bus flokuliuojamas į dideles daleles, o kuo smulkesnis pigmentas, tuo didesnis paviršiaus plotas ir didesnė paviršiaus energija, tuo lengviau flokuliuoti kartu. Apdorojus atitinkamomis paviršinio aktyvumo medžiagomis, šios flokuliuotos didelės dalelės naudojimo metu lengvai pasiskirsto, o dispersijos mechanizmas yra toks:
1. Drėkinimas
Neorganinio pigmento miltelių dispersija skystyje daugiausia vyksta šiais trimis etapais:
① Miltelių drėkinimui skystis turi ne tik sudrėkinti miltelių paviršių, bet ir pakeisti orą bei drėgmę tarp miltelių dalelių;
② Praleidus šlapius miltelius ir išstumiant orą bei drėgmę tarp dalelių, pigmento milteliuose esantys flokai ir agregatai sunaikinami;
③ Sudrėkinti ir sunaikinti flokai ir agregatų milteliai išlaiko stabilią dispersijos būseną skystyje. Tai reiškia, kad dispersija yra drėkinimo-dispersijos ir dispersijos stabilumo išlaikymo procesas.
Įprastomis aplinkybėmis neorganiniai pigmentai prieš naudojimą retai išdžiovinami, o pigmento paviršius ne tik susimaišo su oru, bet ir sugeria vandens plėvelės sluoksnį. Vandens kiekis, paprastai adsorbuojamas ant pigmento paviršiaus, prilygsta vandens kiekiui, kurio reikia monomolekulinei plėvelei ant kieto paviršiaus suformuoti. Pavyzdžiui, paviršiaus plotas vienam gramui TiO2 yra 10 m2, vandens molekulės adsorbcinio sluoksnio storis yra 10×10-10m, o monomolekulinei plėvelei reikalingas vandens kiekis yra apie 0,3 procento pigmento masės. , todėl pigmento drėgmės kiekis taip pat yra vienas iš pagrindinių veiksnių, turinčių įtakos jo sklaidai. vienas. Ar kieta medžiaga sušlapusi, ar ne, galima spręsti pagal jos kontaktinį kampą. 0 laipsnių kontaktinis kampas reiškia, kad jis yra visiškai šlapias, o skystis yra visiškai pasklidęs ant kietos medžiagos paviršiaus; 180 laipsnių kontaktinis kampas reiškia, kad jis visiškai nėra šlapias, o skystis prilimpa prie paviršiaus vandens lašelių pavidalu. kieto paviršiaus.
Ar kietoji medžiaga gali būti gerai sudrėkinta skystyje, galima spręsti ne tik pagal kontaktinio kampo dydį, bet ir išmatuojant jos drėkinimo šilumos dydį. Paprastai hidrofiliniai milteliai (pvz., TiO2) turi didelę drėkinimo šilumą poliniuose ir nepoliniuose skysčiuose. Drėkinimo šiluma poliniuose skysčiuose yra maža, o hidrofobinių miltelių drėkinimo šiluma poliniuose ir nepoliniuose skysčiuose. yra maždaug pastovus.
Drėgnumo laipsnį taip pat galima spręsti iš kietų miltelių nusėdimo greičio ir tūrio skystyje. Didelio poliškumo kieta medžiaga, tokia kaip TiO2, turi mažą nusėdimo tūrį labai poliniame tirpale, o maža kieta medžiaga mažai poliniame tirpale. yra didelis; nepoliniai kietieji milteliai paprastai turi didelį sedimentacijos tūrį. Pridėjus paviršiaus aktyviosios medžiagos apdorojimo, kadangi aktyviosios paviršiaus medžiagos molekulės yra stipriai orientuotos ir adsorbuotos ant kietosios medžiagos paviršiaus, tai padeda sumažinti skysčio paviršiaus įtempimą ir pagerinti jo drėkinimo ir dispersijos savybes.
2. Elektrinis atstūmimas (ξ potencialas)
Neorganinių pigmentų dispersiją ir dispersijos stabilumą vandeniniame tirpale daugiausia lemia jų elektrinis atstūmimas vandenyje, tai yra ξ potencialas.
Elektrinis atstūmimas – tai krūvio atstūmimo naudojimas siekiant išlaikyti dispersijos stabilumą.
Paviršinio aktyvumo medžiagos gali jonizuoti daug neigiamo krūvio (arba teigiamai įkrautų) jonų vandeniniame tirpale, kurie tvirtai adsorbuojasi pigmento dalelių paviršiuje, todėl šios dalelės turi vienodą krūvį, o kiti priešingų krūvių jonai laisvai difunduoja į skystį. vidutinis. Aplink susidaro įkrautų jonų difuzinis sluoksnis (dvigubas elektrinis sluoksnis). Potencialų skirtumas tarp dviejų jonų sluoksnių nuo kietojo paviršiaus iki tolimiausio difuzinio sluoksnio taško (ty kur priešingas krūvis yra 0) vadinamas ξ potencialu. Dėl to atsiranda elektrostatinis atstūmimas tarp dalelių, o šios dalelės, turinčios tą patį krūvį, atstums viena kitą, kai tik susilies, kad išlaikytų išsklaidytos sistemos stabilumą, o tai yra garsioji DLVO teorija.
Elektrinio atstūmimo atveju paviršinio aktyvumo medžiaga turi būti gerai jonizuojanti, o paprastai naudojamos anijoninės aktyviosios paviršiaus medžiagos ir kai kurie neorganiniai dielektrikai, tokie kaip: trikalio polifosfatas, kalio pirofosfatas, natrio polifosfatas, alkilarilsulfonatas, natrio naftaleno sulfonatas, natrio naftaleno sulfonatas, natrio sulfatas. Natrio polikarboksilatas ir kt.
3. Sterinis trukdymo efektas (arba entropijos efektas)
Kai pigmentas disperguojamas nevandeninėje terpėje, labai pašalinama minėtos joninės reakcijos galimybė, o nejoninė aktyvioji paviršiaus medžiaga nejonizuojama vandenyje. Šiuo atveju aktyviosios paviršiaus medžiagos poveikis vadinamas steriniu kliūčių efektu arba entropijos efektu. Kadangi paviršinio aktyvumo medžiaga gali būti kryptingai adsorbuojama ant pigmento dalelių paviršiaus, kad susidarytų monomolekulinis adsorbcijos sluoksnis, šis kryptinis buferinis sluoksnis gali užkirsti kelią dalelių agregacijai ir taip išlaikyti dispersinės sistemos (taip pat žinomos kaip apsauginis koloidas arba micelė) stabilumą. .
Paviršinio aktyvumo medžiagos molekulinės grupės pigmento paviršiuje, didėjant paviršinio aktyvumo medžiagos koncentracijai, sumažės jos entropija ir apribotas judėjimas. Kuo arčiau ir labiau suspaustos pigmento dalelės, tuo toliau mažės jų entropija, o tai naudinga dispersinės sistemos stabilumui.
