U procesu proizvodnje pigmenta, bez obzira na to koliko je pigmentni prah fino samljeven, uvijek će biti nekih agregiranih i flokuliranih čestica. U procesu transporta i skladištenja, pigment će se dalje flokulirati u velike čestice zbog ekstruzije i vlage, a što je finiji pigment, što je veća površina i veća površinska energija, to je lakše zajedno flokulirati. Ako se tretiraju odgovarajućim surfaktantima, ove flokulirane velike čestice se lako raspršuju tijekom upotrebe, a mehanizam disperzije je uglavnom sljedeći:
1. Vlaženje
Disperzija anorganskog pigmentnog praha u tekućini uglavnom prolazi kroz sljedeća tri stupnja:
① Za vlaženje praha, tekućina ne bi trebala samo smočiti površinu praha, već i zamijeniti zrak i vlagu između čestica praha;
② Nakon prolaska kroz mokri prah i istiskivanja zraka i vlage između čestica, flokule i agregati u pigmentnom prahu se uništavaju;
③ Navlažene i uništene flokule i prah agregata održavaju stabilno stanje disperzije u tekućini. Odnosno, disperzija je proces vlaženja-disperzije-održavanja disperzije stabilnom.
U normalnim okolnostima, anorganski pigmenti se rijetko suše prije upotrebe, a površina pigmenta ne samo da se miješa sa zrakom, već također upija sloj vodenog filma. Količina vode koja se obično adsorbira na površini pigmenta jednaka je količini vode potrebnoj za stvaranje monomolekularnog filma na čvrstoj površini. Na primjer, površina po gramu TiO2 je 10 m2, debljina adsorpcijskog sloja molekule vode je 10×10-10m, a količina vode potrebna za monomolekularni film je oko 0.3 posto težine pigmenta , tako da je sadržaj vlage u pigmentu također jedan od glavnih čimbenika koji utječu na njegovu disperziju. jedan. Je li krutina navlažena ili ne može se procijeniti prema njezinom kontaktnom kutu. Kontaktni kut od 0 stupnjeva znači da je potpuno mokar i da je tekućina potpuno raspoređena po površini krutine; kontaktni kut od 180 stupnjeva znači da uopće nije mokar, a tekućina se lijepi za površinu u obliku kapljica vode. čvrsta površina.
Može li se krutina dobro smočiti u tekućini može se procijeniti ne samo veličinom kontaktnog kuta, već i mjerenjem veličine njezine topline vlaženja. Općenito, hidrofilni prahovi (kao što je TiO2) imaju veliku toplinu vlaženja u polarnim tekućinama, au nepolarnim tekućinama Toplina vlaženja u polarnim tekućinama je mala, dok je toplina vlaženja hidrofobnih prahova u polarnim i nepolarnim tekućinama je otprilike konstantna.
Brzina taloženja i volumen taloženja krutog praha u tekućini također mogu procijeniti stupanj vlažnosti. Krutina s visokim polaritetom kao što je TiO2 ima mali volumen taloženja u visokopolarnoj otopini, a mali krutina u niskopolarnoj otopini. je velik; nepolarni kruti prah općenito ima velike sedimentacijske volumene. Nakon dodavanja površinski aktivne tvari, budući da su molekule površinski aktivne tvari snažno usmjerene i adsorbirane na površini krute tvari, pomaže smanjiti površinsku napetost tekućine i poboljšati njezina svojstva vlaženja i dispergiranja.
2. Električno odbijanje (ξ potencijal)
Disperzija i stabilnost disperzije anorganskih pigmenata u vodenoj otopini uglavnom su određene njihovom električnom odbijanjem u vodi, odnosno ξ potencijalom.
Električno odbijanje je korištenje odbijanja naboja za održavanje stabilnosti disperzije.
Surfaktanti mogu ionizirati velik broj negativno nabijenih (ili pozitivno nabijenih) iona u vodenoj otopini, koji su čvrsto adsorbirani na površini čestica pigmenta, tako da te čestice imaju isti naboj, a drugi ioni suprotnog naboja slobodno difundiraju u tekućinu. srednji. Okolo se formira difuzijski sloj (dvostruki električni sloj) nabijenih iona. Razlika potencijala između dva sloja iona od čvrste površine do najudaljenije točke difuzijskog sloja (to jest, gdje je suprotni naboj 0) naziva se ξ potencijal. Elektrostatsko odbijanje između čestica dolazi iz toga, a te čestice s istim nabojem će se odbijati kada dođu u kontakt, kako bi se održala stabilnost raspršenog sustava, što je poznata DLVO teorija.
U slučaju električnog odbijanja, surfaktant mora imati visok učinak ionizacije, a obično se koriste anionski tenzidi i neki anorganski dielektrici, kao što su: trikalijev polifosfat, kalijev pirofosfat, natrijev polifosfat, alkil aril sulfonat, natrijev naftalen sulfonat, natrijev metilen naftalen sulfonat, Natrijev polikarboksilat itd.
3. Efekt sterične smetnje (ili entropijski učinak)
Kada je pigment dispergiran u nevodenom mediju, mogućnost gore spomenute ionske reakcije je uvelike eliminirana, a neionski surfaktant nije ioniziran u vodi. U tom slučaju, učinak surfaktanta naziva se učinak steričke smetnje ili entropijski učinak. Budući da se surfaktant može usmjereno adsorbirati na površini čestica pigmenta kako bi se formirao monomolekularni adsorpcijski sloj, ovaj usmjereni puferski sloj može spriječiti agregaciju čestica, čime se održava stabilnost disperzijskog sustava (također poznatog kao zaštitni koloid ili micel). .
Molekularne skupine surfaktanta na površini pigmenta, kako se koncentracija surfaktanta povećava, njegova entropija će se smanjivati i njegovo kretanje će biti ograničeno. Što su čestice pigmenta bliže i komprimiranije, to će se njihova entropija dalje smanjivati, što je korisno za stabilnost disperzijskog sustava.
