Лако-красочные материалы — производство

Размер частиц обычно выражается как средний диаметр пре­обладающих частиц, при этом форма первичной частицы пигмента предполагается сферической (см. гл. 6).

Распределение частиц по размерам, как правило, выражается в виде весового процента, учитывая все фракции от самых мел­ких частиц до самых грубых. Типичные диапазоны таковы:

Для органических пигментов Для неорганических пигментов (кроме сажи, у которой диа­пазон)

Для диоксида титана

— от 0,01 до 1,00 мкм;

— от 0,10 до 5,00 мкм;

— от 0,01 до 0,08 мкм;

— от 0,22 до 0,24 мкм;

При среднем размере частиц — около 0,23 мкм

Стоит отметить, что хотя у наполнителей частицы являются, как правило, крупными, в то же время их размер может колебаться от исключительно малого (например, у осажденного диоксида кремния) в очень широком диапазоне, включая частицы до 50 мкм.

Очевидно, что размер и распределение частиц по размерам являются иными способами выражения средней свободной пло­щади поверхности пигмента и числа первичных пигментных частиц в единице его массы. Если данный пигмент заменить другим с сильно отличающимся распределением частиц по размерам, то предсказания основных характеристик, основанные на концеп­ции объемной концентрации пигмента и критической объемной концентрации, вероятно, не будут удовлетворительными. Обще­принятый параметр «маслоемкость 1 рода» (вес в граммах рафи­нированного льняного масла, которого достаточно для образова­ния пасты со 100 г пигмента) прямо зависит от распределения частиц по размерам, хотя существенно влияют также и такие факторы как степень агрегирования пигмента, плотность упа­ковки и смачиваемость маслом. ,

Агрегация и агломерация увеличивают эффективный размер частиц большинства пигментов по меньшей мере до 20 мкм. Такое скопление может содержать до миллиона первичных частиц.

Размер частиц пигментов имеет первостепенное влияние на основные свойства лакокрасочных материалов, в которых эти пигменты используются. По этой причине большинство исследо­ваний, проводимых изготовителями пигментов, направлены на то, чтобы приблизиться к оптимальному размеру частиц.

Например, размер частиц пигментов влияет на укрывистость. Для белых пигментов это обусловлено увеличением рассеивания
света с уменьшением размера до тех пор, пока не будет достигнут оптимальный для рассеяния размер. Дальнейшее уменьшение размера уменьшит рассеяние и увеличит светопроницаемость. Для цветных пигментов также существует оптимальный диапа­зон размеров частиц для достижения наилучшей укрывистости, но следует учитывать как рассеяние, так и поглощение света. Диоксид титана — очень хороший кроющий пигмент. Во-первых, он имеет высокий показатель преломления (2,76); во-вторых, мож­но достичь оптимального для светорассеяния размера частиц, который составляет половину среднего значения длины волны дневного света в воздухе — 0,25 мкм.

Понять влияние размера частиц на укрывистость можно, рассмотрев кусок льда. В виде массивной глыбы материал прозра­чен, но в виде порошка он становится непрозрачным и белым. На границе раздела лед — воздух ввиду различия их показателей преломления возникает многократное преломление. Размер частиц также влияет на оттенок цвета. Это наиболее ярко можно про­демонстрировать на примере сферического оксида железа, у кото­рого частицы меньшего размера (0,09—0,12 мкм) имеют желтый оттенок красного цвета, а большего (0,17—0,70 мкм)—усили­вающийся синий оттенок.

В общем, более мелкие частицы пигментов (менее 0,40 мкм) — более яркие, с более чистыми оттенками.

Другое свойство пигментов, на которое может повлиять раз­мер частиц — это интенсивность окраски. В целом, для органи­ческих пигментов, чем мельче частицы для одного и того же класса пигментов, тем выше интенсивность окраски, но эта зависимость ■различна для различных пигментов.

Блеск покрытия также зависит от размера частиц, высокий блеск обычно достигается при размерах частиц пигмента, не пре­вышающих 0,3 мкм (при правильно выбранной концентрации). Больший размер частиц уменьшает блеск, вплоть до получения матовой пленки.

Долговечность некоторых пигментов, главным образом низко­молекулярных органических веществ, тоже зависит от размера частиц. Например, ариламиды желтые (Пигменты желтые 1 и 3) могут быть с большими или малыми частицами, обладая свой­ствами, приведенными ниже: