Лако-красочные материалы — производство

Виды флокуляции. В дисперсиях частицы пигментов с образовав-, шимися на их поверхности адсорбционно-сольватными слоями могут соединяться между собой как при дальнодействии сил твердой поверх­ности, перекрывающих тонкие адсорбционные слои, так и в результате взаимодействия между молекулами наружных поверхностей адсорбцион­ных слдев соседних частиц. В первом случае медленно образуются плотные, трудно редиспергируемые осадки, по свойствам близкие к коагуляцион­ным, во втором — рыхлые, объемистые, легко редиспергируемые при перемешивании.

При смешении однопигментных паст, например, диоксида титана и органических пигментов иногда происходит выпадение в осадок одного или обоих пигментов. Это явление называют софлокуляцией. Причиной софлокуляции является наличие на поверхности частиц несмоченных локализованных активных участков, склонных к взаимному насыщению.

Причины флокуляции. Флокуляция может происходить при дисперги­ровании пигментов в случаях: 1) неполного смачивания пигментов;

2) несоответствия акцепторно-донорных свойств пленкообразователя и пигмента, 3) диспергирования пигментов в смесях двух пленкообразо — вателей, придающих при адсорбции частицам разные электрические заряды, 4) высокой влажности пигментов (более 0,5—2 %) при дисперги­ровании в неполярных средах.

Основной причиной труднообратимой флокуляции хорошо дисперги­рованных пигментных паст является недостаточная толщина или малая прочность адсорбционно-сольватных слоев. Тонкие слои либо фор­мируются из низкомолекулярных ПАВ и растворителей, молекулы кото­рых ориентированы вертикально к твердой поверхности, либо при низкой концентрации больших молекул в растворах они ориентируются в адсорб­ционно-сольватном слое, развернувшись вдоль твердой поверхности. Чаще же причиной флокуляции является разрушение или утоньшение *f ранее сформированных толстых слоев, состоящих из клубков, глобул и вторичных надмолекулярных структур, слабо связанных между собой и с твердой поверхностью.

Сильная флокуляция с выпадением пигментов («пигментный шок») происходит: 1) при перераспределении — отсасывании растворителей из солыатных слоев пигментных «тощих паст», диспергированных в раз — ЕтоЮНИЫХ (до 15 — 20%) растворах, при введении в них концентриро* ваИШМХ (W—60 %) растворов тех же племкообразователеЙ; 2) при введе-

нии в пигментные пасты больших порций хороших растворителей, способ­ных хотя бы временно и частично нарушить адсорбционный слой; 3) при перераспределении ПАВ между пигментом и пленкообразователем в случае введения новых компонент, особенно в водоразбавляемых латекс — ных красках: 4) при разведении теплых пигментных паст большим коли­чеством холодного (структурированного) лака; 5) при высокой скорости ж парения основного растворителя в процессах окраски распылением и высокотемпературного отверждения; 6) при механическом перемешива­нии с большими скоростями сдвига, способными разрушать не только пшсотропные структуры, но и сами слои.

Иной вид флокуляции может иметь место при взаимодействии на­ружных поверхностей адсорбционных слоев. В случае избытка ПАВ могут формироваться вторичные слои с обратной ориентацией, как показано на рис 3.21, которые взаимодействуют между собой полярными группами. Большие молекулы и надмолекулярные структуры, завязанные в адсорб­ционных слоях, могут взаимодействовать своими полярными группами и немолярными цепями со слоями соседних частиц. Присутствие в адсорб- 1иве больших молекул полиэлектролитов с разными функциональными i руппами и развернутыми цепями приводит также к сильной флокуляции.

Полезность обратимой флокуляции. Физическое взаимодействие на­ружных поверхностей межфазных оболочек пигментов между собой создает легкообратимые структуры и способствует сохранению — стабили — шции дисперсий. Такая слабая флокуляция является желательной. При ней незначительно снижается дисперсность и, следовательно, укрывистость и красящая способность пигментов, но красочные системы получают и положительные технологические свойства, Тиксотропность слабо флокули­рованных систем улучшает розлив, устраняет натеки. Относительно быстро образующиеся при хранении объемистые рыхлые осадки легко редиспергируются при перемешивании. Красочные системы с предельно дефлокулированными частицами с замкнутыми адсорбционными слоями характеризуются наивысшими значениями укрывистости и красящей способности, но, не обладая тиксотропностью, при нанесении они дают натеки, частицы оседают медленно и образуют плотные осадки.

Методы оценки степени флокуляции. Степень флокуляции пигментов оценивают по изменению дисперсности и зависящих от нее свойств пигмен­тов в красках или покрытиях, а также по объему и структуре выпадающих осадков. Измерения дисперсности (см. раздел 1.3) проводят в свеже­изготовленных красках или покрытиях и через определенные промежутки времени (несколько минут или часов в случаях быстрой флокуляции, суток и месяцев в случаях медленной). Ценную информацию дают реоло­гические характеристики красок и осадков в них.

Более специфичными методами оценки флокуляции являются бумаж­ная хроматография и рассеяние ИК-света.

Бумажная хроматография дснована на измерении скорости миграции пигментов при’ поднятии краски по вертикально подвешенной бумажной полоске или по растеканию капли краски на бумажном фильтре По характеру распределения пигментов, окрашивай-, щих бумагу, и скорости продвижения красочного фронта можно дифференцированно оценивать степень флокуляции

Интересен метод оценки степени флокуляции белых пигментов в сухих пленках на стекле по изменению наблюдаемого через пленку цвета! вольфрамовой нити лампы накаливания. В случае нефлокулированноЛ системы цвет спирали — красный, слабофлокулированной — сиреневый, флокулированной — голубой, сильнофлокулированной — белый. На этом же принципе различного рассеяния ИК-света частицами разного размера основан спектрофотометрический метод. Рассеяние ИК-света (Х = = 2500 нм) в направлении, обратном потоку падающего света, для не­флокулированного диоксида титана составляет 7 %, для флокулирован­ного 25 %