Дисперсность пигментов

От дисперсности в значительной степени зависит укрывистость пигментов и пигментированных материалов, красящая способность цветных и разбеливающая способность белых пигментов. Цвет пигментов при неизменном химическом составе и кристаллической структуре в довольно широких пределах может изменяться при изменении дисперсности. Дисперсность оказывает значительное влияние на реологические свойства пигментированных лакокрасочных материалов, их агрегативную и кинетическую устойчивость.

Декоративные, защитные и физико-механические свойства сформированных лакокрасочных покрытий также во многом зависят от дисперсности входящих в их состав пигментов и наполнителей.

Пигменты и наполнители как в исходном — порошкообразном состоянии, так и в составе пигментированного материала не однородны по размерам, т. е. характеризуются определенной полидисперсностью. Поэтому дисперсный состав пигментов правильнее характеризовать не средним размером частиц, а функцией распределения частиц по размерам, выраженной в аналитической форме или в виде интегральных или дифференциальных кривых распределения. Дисперсный состав пигментов чаще всего характеризуется гауссовской функцией распределения.

Полидисперсность (характер распределения частиц по размерам) также влияет на ряд свойств пигментов, пигментированных материалов и лакокрасочных покрытий. В частности, полидисперсность влияет на чистоту цвета пигментов, агрегативную устойчивость пигментных суспензий, упаковку частиц пигментов в лакокрасочном покрытии. Тот или иной дисперсный состав пигментов зависит от способа их синтеза и значительно изменяется на заключительных стадиях — сушки, мокрого или сухого размола и микронизации (измельчение на струйных мельницах). Дисперсный состав пигментов и наполнителей может изменяться в процессе длительного хранения.

Порошкообразные пигменты представляют собой совокупность агрегатов, образованных из первичных частиц.
При осаждении пигментов из растворов первичные частицы, образовавшиеся в результате химической реакции, коагулируют уже на стадии синтеза. В процессе синтеза происходит срастание первичных частиц с образованием прочных агрегатов. Образование прочных агрегатов наблюдается и в ходе синтезов, осуществляемых прокалочным методом.

Агрегаты и отдельные частицы в результате точечных контактов образуют непрочные коагуляционные структуры, называемые агломератами.

Форма первичных частиц может быть самой разнообразной — в виде параллелепипедов, сдвоенных пирамид, игл, пластинок, чешуек (рис). Однако в результате механической обработки при размоле часто образуются скатанные агрегаты — «зерна» почти сферической формы.

Существуют разнообразные методы, позволяющие оценить дисперсный состав исходных пигментов и пигментов, входящих в состав пигментированного материала и сформированного покрытия.

-  микроскопия в оптическом диапазоне (для частиц с размерами более 0,25 мкм);

-  электронная микроскопия (для частиц с размерами от 0,001 до 1 мкм). Для получения статистически достоверных результатов при использовании этих методов требуется 400—600 измерений.

-  контактная микрорадиографии (экспозиции фотопластинки, покрытой стеклом с нанесенным на него лакокрасочным материалом, под мягким рентгеновским излучением с последующим микроскопированием полученного фотографического изображения).

-  измерение интенсивности рассеянного под различными углами монохроматического пучка света.

-  метод седиментации в гравитационном (для частиц с размерами не менее 0,5 мкм) или центробежном (для частиц с размерами от 0,001 до 10 мкм) поле.

-  В промышленности чаще всего используют ситовый анализ, основанный на сухом или мокром просеивании образца через набор сит с уменьшающимися отверстиями с последующим определением массы фракции, оставшейся на том или ином сите. Метод пригоден для оценки размеров частиц больше 40 мкм.

-  Дисперсность пигментов, достигаемую в процессе диспергирования пигментных суспензий, контролируют по прибору «Клин», называемому также гриндометром. Этим методом измеряются лишь размеры максимальных агрегатов, имеющихся в пигментированном лакокрасочном материале.

Более прогрессивные методы контроля процесса диспергирования при получении пигментированных лакокрасочных материалов основаны на измерении оптических свойств, таких, как цвет, красящая или разбеливающая способность.