Светостойкость и фотохимическая активность пигментов

Под светостойкостью
понимают способность пигмента сохранять цвет под действием света. Большая часть неорганических пигментов и высококачественных органических пигментов светостойкости. Однако у некоторых неорганических пигментов под действием света происходят те или иные изменения в структуре или составе, вызывающие, в свою очередь, изменение чистоты цвета или цветового тона пигментов. Изменения цвета могут быть необратимыми или обратимыми (фототропия). Чаще всего изменение цвета связано с протеканием фотохимических окислительно-восстановительных процессов в самом пигменте или в системе пигмент — пленкообразователь. Под   действием света значительно меняется цвет свинцовых кронов, железной лазури особенно в присутствии пигментов, обладающих основным характером.

В любом случае фотохимические процессы в пигменте или в системе пигмент — пленкообразователь вызываются главным образом светом, спектр которого соответствует малой отражательной способности пигмента. Чаще всего эта область приходится на коротковолновую, в основном УФ-часть спектра.

Качественно светостойкость оценивают либо по изменению светлоты, либо по полному изменению цвета при облучении в стандартных условиях.

Некоторые пигменты под действием света способны ускорять процесс деструкции пленкообразователя за счет сенсибилизации окислительно-восстановительных процессов. Такое свойство пигментов называется фотохимической активностью (ФХА).

Фотохимическая активность — способность пигментов фотохимически сенсибилизировать окислительно-деструкционные процессы, вызывающие разрушение пленкообразователей вблизи поверхности пигментных частиц. Фотохимическая активность пигментов зависит от их химической природы, размера и формы частиц, параметров кристаллической решетки и ее дефектности. Влияние дисперсности обусловлено изменением площади поверхности, на которой протекают фотохимические реакции в пигментированном покрытии.

Для каждого фотохимически активного пигмента существует оптимальная форма частиц, при которой пигмент обладает минимальной ФХА благодаря минимальному запасу поверхностной энергии. Например, для оксида цинка оптимальной формой частиц является игольчатая.

Влияние параметров кристаллической решетки, примесей, дефектов обусловлено изменением энергии электронных переходов. Пигменты, имеющие плотные кристаллические решетки, минимальное количество дефектов и примесей имеют минимальную ФХА.

Некоторое подобие ФХА проявляют пигменты, содержащие металлы переменной валентности (сиккативирующие пигменты), оказывающие каталитическое влияние на окислительные процессы в масляных и других непредельных олигомерных и полимерных пленкообразователях (свинцовый сурик, черный железооксидный пигмент и др.).

Методы определения фотохимической активности. Метод фотохимического обесцвечивания красителя в водной суспензии пигмента заключается в осаждении красителя на поверхности частиц пигмента, облучении суспензии стандартным источником света и фотоколориметрическом определении концентрации красителя. В качестве красителя используют вещества, теряющие окраску в результате фотохимического восстановления (метиленовый голубой, прямой голубой и др.). Чем быстрее уменьшается концентрация красителя, тем более фотохимически активен пигмент.

Метод фотохимического окисления пленкообразователя в присутствии пигмента в среде окислителя заключается в измерении парциального давления кислорода в измерительном герметично закрытом сосуде, содержащем смесь пленкообразователя с испытуемым пигментом. По мере окисления пленкообразователя, кислород расходуется, его парциальное давление уменьшается, что регистрируется манометром.

Метод определения степени меления. Пигментированное покрытие подвергают ускоренному светостарению, а затем оценивают его блеск или подсчитывают число оголившихся частиц, прижимая к мелящему покрытию черную (копировальную) бумагу на специальном приспособлении.