Оптимизация условий диспергирования

Вязкость, поверхностное натяжение, электропроводность и смачивающая способность растворов пленкообразователей значительно изменяются в зависимости от их концентрации, температуры и природы растворителя. Эти изменения обусловлены не столько химическим составом и свойствами олигомеров, сколько степенью структурирования их молекул в растворах. Измеряя эти показатели для одной и той же системы олигомер — растворитель, но при различных концентрациях и температурах, можно отчетливо различать переходы от первичных ассоциатов к значительно структурированным системам. Активность растворов хорошо отображает удельная объемная электрическая проводимость. С ростом концентрации олигомера она сначала возрастает до максимума за счет увеличения количества полярных групп — переносчиков зарядов, а затем снижается. Это объясняется образованием надмолекулярных структур, что ведет к уменьшению количества свободных функциональных групп, и увеличению вязкости раствора, что затрудняет диффузию.

Обычно выделяют четыре области концентраций олигомеров в растворителе, соответствующие четырем степенями ассоциации молекул олигомеров:

I — область очень разбавленных растворов (до 2 %), где существуют отдельные молекулы, сольватированные растворителем;

II — область с концентрацией до 20 %, где образовались простейшие ассоциаты (димеры, статистические клубки и др.), связанные ван-дер-ваальсовыми силами или водородными связями; вязкость растворов в этой области концентраций возрастает более круто, электрическая проводимость достигает наибольшего значения;

III—область с концентрацией 20—35%, где вязкость возрастает еще более круто, электрическая проводимость снижается вследствие образования глобул или пачек молекул;

IV — область с концентрацией 35—50 %, где резко возрастает образование прочных вторичных надмолекулярных структур, связанных множеством связей и переходящих в пространственные сетчатые структуры; концентрацию перехода к высокой вязкости называют критической, растворы с концентрацией выше критической уже плохо смачивают пигменты.

Повышение температуры нарушает водородные связи, снижает степень структурирования, увеличивает подвижность, поверхностную активность и смачивающую способность. Поэтому на практике диспергирование ведут при температуре 50—55 °С.

Дисперсионную активную среду выбирают с соответствующими пигменту функциональными группами, возможно более низким поверхностным натяжением и наименьшей вязкостью. Этим требованиям отвечают слабо ассоциированные дифильные олигомеры с молекулярной массой 300—1000.