No processo de produção de pigmentos, por mais fino que seja o pó de pigmento, sempre haverá algumas partículas agregadas e floculadas. No processo de transporte e armazenamento, o pigmento será ainda mais floculado em partículas grandes devido à extrusão e umidade, e quanto mais fino o pigmento, maior a área de superfície e maior a energia de superfície, mais fácil é flocular juntos. Se tratadas com surfactantes apropriados, essas partículas grandes floculadas são facilmente dispersas durante o uso, e o mecanismo de dispersão é principalmente o seguinte:
1. Umectação
A dispersão de pó de pigmento inorgânico em líquido passa principalmente pelas três etapas a seguir:
① Para molhar o pó, o líquido não deve apenas molhar a superfície do pó, mas também repor o ar e a umidade entre as partículas do pó;
② Depois de passar pelo pó úmido e deslocar o ar e a umidade entre as partículas, os flocos e agregados no pó de pigmento são destruídos;
③ Os flocos umedecidos e destruídos e os pós agregados mantêm um estado de dispersão estável no líquido. Ou seja, a dispersão é um processo de molhar-dispersar-manter a dispersão estável.
Em circunstâncias normais, os pigmentos inorgânicos raramente são secos antes do uso, e a superfície do pigmento não é apenas misturada com o ar, mas também absorve uma camada de filme de água. A quantidade de água normalmente adsorvida na superfície do pigmento é equivalente à quantidade de água necessária para formar um filme monomolecular na superfície sólida. Por exemplo, a área de superfície por grama de TiO2 é 10m2, a espessura da camada de adsorção da molécula de água é de 10×10-10m, e a quantidade de água necessária para o filme monomolecular é de cerca de 0,3 por cento do peso do pigmento , então o teor de umidade no pigmento também é um dos principais fatores que afetam seu desempenho de dispersão. um. Se o sólido está molhado ou não pode ser julgado de acordo com seu ângulo de contato. Um ângulo de contato de 0 grau significa que está completamente úmido e o líquido está completamente espalhado na superfície do sólido; um ângulo de contato de 180 graus significa que não está úmido e o líquido adere à superfície na forma de gotas de água. superfície sólida.
Se um sólido pode ser bem molhado em um líquido pode ser julgado não apenas pelo tamanho do ângulo de contato, mas também pela medição do tamanho de seu calor de umedecimento. Geralmente, pós hidrofílicos (como TiO2) têm um grande calor de umedecimento em líquidos polares e em líquidos apolares O calor de umedecimento em líquidos polares é pequeno, enquanto o calor de umedecimento de pós hidrofóbicos em líquidos polares e apolares é aproximadamente constante.
A velocidade de sedimentação e o volume de sedimentação do pó sólido no líquido também podem julgar o grau de umidade. Um sólido com alta polaridade, como o TiO2, tem um pequeno volume de sedimentação em uma solução altamente polar e um pequeno sólido em uma solução de baixa polaridade. é grande; pós sólidos apolares geralmente têm grandes volumes de sedimentação. Após a adição do tratamento com surfactante, porque as moléculas do surfactante são fortemente orientadas e adsorvidas na superfície do sólido, ajuda a reduzir a tensão superficial do líquido e melhora suas propriedades de umectação e dispersão.
2. Repulsão elétrica (potencial ξ)
A dispersão e a estabilidade da dispersão de pigmentos inorgânicos em solução aquosa são determinadas principalmente por sua repulsão elétrica em água, ou seja, o potencial ξ.
Repulsão elétrica é o uso de repulsão de carga para manter a estabilidade da dispersão.
Os surfactantes podem ionizar um grande número de íons carregados negativamente (ou carregados positivamente) em solução aquosa, que são firmemente adsorvidos na superfície das partículas de pigmento, de modo que essas partículas tenham a mesma carga e outros íons com cargas opostas difundam-se livremente no líquido médio. Ao redor, forma-se uma camada de difusão (dupla camada elétrica) de íons carregados. A diferença de potencial entre as duas camadas de íons da superfície sólida até o ponto mais distante da camada de difusão (isto é, onde a carga oposta é 0) é chamada de potencial ξ. Daí vem a repulsão eletrostática entre as partículas, e essas partículas com a mesma carga irão se repelir ao entrarem em contato, de forma a manter a estabilidade do sistema disperso, que é a famosa teoria DLVO.
No caso da repulsão elétrica, o tensoativo deve ter alto desempenho de ionização, sendo usualmente utilizados tensoativos aniônicos e alguns dielétricos inorgânicos, tais como: polifosfato tripotássico, pirofosfato de potássio, polifosfato de sódio, alquil aril sulfonato Naftaleno Sulfonato de Sódio, Metileno Naftaleno Sulfonato de Sódio, Policarboxilato de Sódio, etc.
3. Efeito de impedimento estérico (ou efeito de entropia)
Quando o pigmento é disperso em um meio não aquoso, a possibilidade da reação iônica acima mencionada é grandemente eliminada e o surfactante não iônico não é ionizado em água. Nesse caso, o efeito do surfactante é chamado de efeito de impedimento estérico ou efeito de entropia. Como o surfactante pode ser adsorvido direcional na superfície das partículas de pigmento para formar uma camada de adsorção monomolecular, essa camada tampão direcional pode impedir a agregação das partículas, mantendo assim a estabilidade do sistema de dispersão (também conhecido como colóide protetor ou micela) .
Grupos moleculares do surfactante na superfície do pigmento, à medida que a concentração do surfactante aumenta, sua entropia diminuirá e seu movimento será restrito. Quanto mais próximas e comprimidas estiverem as partículas de pigmento, mais sua entropia diminuirá, o que é benéfico para a estabilidade do sistema de dispersão.
