안료 생산 공정에서 안료 분말이 아무리 미세하게 분쇄되더라도 항상 응집되고 응집된 입자가 있습니다. 운송 및 보관 과정에서 안료는 압출 및 습기로 인해 더 큰 입자로 응집되며 안료가 미세할수록 표면적이 크고 표면 에너지가 높을수록 함께 응집되기 쉽습니다. 이러한 응집된 큰 입자는 적절한 계면활성제로 처리하면 사용 중에 쉽게 분산되며 분산 메커니즘은 주로 다음과 같습니다.
1. 습윤
무기 안료 분말의 액체 분산은 주로 다음 세 단계를 거칩니다.
① 분말의 습윤을 위해서는 액체가 분말의 표면을 적실 뿐만 아니라 분말 입자 사이의 공기와 수분을 대체해야 합니다.
② 젖은 분말을 통과하고 입자 사이의 공기와 수분을 치환한 후 안료 분말의 플록 및 응집체가 파괴됩니다.
③ 젖어서 파괴된 플록 및 골재 분말은 액상에서 안정된 분산 상태를 유지한다. 즉, 분산은 습윤-분산-분산을 안정적으로 유지하는 과정입니다.
정상적인 상황에서 무기 안료는 사용하기 전에 거의 건조되지 않으며 안료 표면은 공기와 혼합될 뿐만 아니라 수막층을 흡수합니다. 일반적으로 안료 표면에 흡착되는 물의 양은 고체 표면에 단분자막을 형성하는 데 필요한 물의 양과 같습니다. 예를 들어, TiO2의 그램당 표면적은 10m2입니다.2, 물 분자 흡착층의 두께는 10×10-10m이고, 단분자막이 필요로 하는 물의 양은 안료 중량의 약 0.3%이다. , 따라서 안료의 수분 함량도 분산 성능에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나입니다. 하나. 고체가 젖었는지 여부는 접촉각에 따라 판단할 수 있습니다. 0도의 접촉각은 완전히 젖어 있고 액체가 고체 표면에 완전히 퍼져 있음을 의미합니다. 접촉각이 180도라는 것은 전혀 젖지 않고 액체가 물방울 형태로 표면에 달라붙는다는 것을 의미합니다. 단단한 표면.
고체가 액체에 잘 젖을 수 있는지 여부는 접촉각의 크기뿐만 아니라 젖는 열의 크기를 측정하여 판단할 수 있습니다. 일반적으로 친수성 분말(예: TiO2)은 극성 액체와 비극성 액체에서 습윤열이 크고 극성 액체에서 습윤열이 작은 반면 소수성 분말은 극성 및 비극성 액체에서 습윤열 대략 일정합니다.
액체에 있는 고체 분말의 침전 속도와 침전 부피도 습윤 정도를 판단할 수 있습니다. TiO2와 같이 극성이 높은 고체는 극성이 높은 용액에서는 침전 부피가 작고 극성이 낮은 용액에서는 침전 부피가 작습니다. 크다; 비극성 고체 분말은 일반적으로 침전 부피가 큽니다. 계면활성제 처리를 첨가한 후에는 계면활성제 분자가 고체 표면에 강하게 배향되고 흡착되기 때문에 액체의 표면 장력을 줄이고 습윤 및 분산 특성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
2. 전기적 반발력(ξ전위)
무기 안료의 수용액에서의 분산 및 분산 안정성은 주로 물에서의 전기적 반발력, 즉 ξ 전위에 의해 결정됩니다.
전기적 반발력은 분산 안정성을 유지하기 위해 전하 반발력을 사용하는 것입니다.
계면활성제는 수용액에서 많은 수의 음전하(또는 양전하) 이온을 이온화할 수 있으며 안료 입자의 표면에 단단히 흡착되어 이러한 입자는 동일한 전하를 가지며 반대 전하를 가진 다른 이온은 액체로 자유롭게 확산됩니다. 중간. 주변에는 하전된 이온의 확산층(전기 이중층)이 형성됩니다. 고체 표면에서 확산층의 가장 먼 지점(즉, 반대 전하가 0인 곳)까지의 두 이온 층 사이의 전위차를 ξ 전위라고 합니다. 입자 사이의 정전기적 반발력은 이것에서 비롯되며, 동일한 전하를 가진 이러한 입자는 일단 접촉하면 서로 밀어내어 분산 시스템의 안정성을 유지하는 것으로 유명한 DLVO 이론입니다.
전기 반발의 경우, 계면활성제는 높은 이온화 성능을 가져야 하며 음이온성 계면활성제 및 일부 무기 유전체가 일반적으로 사용됩니다. 폴리카르복실산나트륨 등
3. 입체 장애 효과(또는 엔트로피 효과)
안료가 비수성 매질에 분산되면 상기 언급한 이온 반응의 가능성이 크게 제거되며 비이온성 계면활성제는 물에서 이온화되지 않는다. 이때 계면활성제의 효과를 입체장애 효과 또는 엔트로피 효과라고 한다. 계면활성제는 안료 입자의 표면에 방향성 흡착되어 단분자 흡착층을 형성할 수 있기 때문에 이 방향성 완충층은 입자의 응집을 방지하여 분산 시스템(보호 콜로이드 또는 미셀이라고도 함)의 안정성을 유지할 수 있습니다. .
안료 표면의 계면활성제 분자 그룹은 계면활성제의 농도가 증가함에 따라 엔트로피가 감소하고 움직임이 제한됩니다. 안료 입자가 더 가깝고 더 압축될수록 엔트로피가 더 많이 감소하여 분산 시스템의 안정성에 도움이 됩니다.
