Лако-красочные материалы — производство

Физическая и хим адсорбция.
В хоть какой момент времени вся поверхность пигментов покрыта адсорбированными из среды субстанциями: газами, водой, растворителями, олигомерами либо полимерами. Молекулы этих веществ соперничают за место на жесткой поверхности и зависимо от степени сродства с активными центрами, определяемого энергией их взаимодействия, вытесняются либо сами теснят ранее адсорбированные вещества до установления адсорбционного равновесия в данной системе. Нрав адсорбционного взаимодействия может быть разным.

Неспецифическая обратимая физическая адсорбция происходит на всей поверхности. Она не просит энергии активации, потому что энергия связей мала (8—12 кДж/моль). Эти связи появляются за счет сил Ван-дер-Ваальса, обусловленных диполь-дипольным взаимодействием (силы Каезома) и взаимодействием диполь—индуцированный диполь. Энергия притяжения, обусловленная этими силами, назад пропорциональна 6-ой степени расстояния.

На гидроксилированной поверхности пигментов идет адсорбция за счет образования водородных связей с энергией 21—43 кДж/моль. При адсорбции из смесей полиэлектролитов (при пигментировании водорастворимых лакокрасочных материалов) действуют кулоновские электростатические силы меж ионами либо ионами и полярными молекулами. Сила куло-новского взаимодействия убывает прямо пропорционально квадрату расстояния.

Мерой адсорбционного взаимодействия является работа адгезии меж фазами, количественно определяемая термодинамическим уравнением Дюпре — Юнга:

Т.о. сила взаимодействия меж полимером и пигментом определяется поверхностной энергией пигментной фазы и, как следует, находится в зависимости от хим состава пигмента, типа кристаллической решетки, ее геометрических и энергетических характеристик. Вторым параметром, входящим в уравнение Дюпре — Юнга и определяющим работу адгезии, является способность полимерного пленкообразователя смачивать пигментные частички соs q:

где — межфазное натяжение на границе пигмент — воздух, пигмент — пленкообразователв, пленкообразователь — воздух.

?тж, входящее в это уравнение может быть определено соотношением:

В согласовании с этим, чем меньше ?тж тем больше соs q и, соответственно, работа адгезии. Таким макаром, чем поближе по полярности пигментная и полимерная фазы, тем в основном они ведут взаимодействие вместе.

Почти всегда пленкообразующие вещества гидрофобны, а пигменты — гидрофильны, что обусловливает низкие значения ?тд ?жд ?тп ?жп и высочайшее межфазное натяжение, малые значения соs q и низкую работу адгезии на границе пигмент — пленкообразователь. Потому огромное значение имеет поверхностная обработка пигментов для гидрофобизации поверхности пигментных частиц и повышение сродства фаз в пигментированном полимерном покрытии.

В отдельных случаях взаимодействие меж пигментом и пленкообразователем носит хим нрав. Это имеет место при сочетании пигментов основного нрава с пленкообразователями, содержащими карбоксильные группы, пигментов, генерирующих в покрытии окисляющие либо комплексообразующие ионы.

Пигмент основного нрава

Избирательность адсорбции. Если неспецифическая — физическая адсорбция происходит фактически без энергии активации на всей поверхности и является обратимой, то активированная необратимая адсорбция протекает избирательно, лишь на определенных активных центрах поверхности. Адсорбция, обусловленная взаимодействием активных центров поверхности с полярными субстанциями, имеющими разные многофункциональные группы, может происходить независимо и сразу на различных активных центрах поверхности. Длина и строение углеводородной цепи, составляющей полярную молекулу, будут оказывать влияние лишь на кинетику адсорбции. Избирательно адсорбируются карбоксильные группы в кислой либо солевой форме, при этом последние более интенсивно (мыла адсорбируются с наименьшей энергией активации вследствие ионизированного состояния). На различных центрах адсорбируются группы —NН2 и —NН—. Группа —ОН, обычно, сорбируется неизбирательно на всей поверхности пигмента.

На адсорбцию огромное воздействие оказывают и растворители, которые могут сами адсорбироваться и перекрыть активные центры. Ароматичные углеводороды, кетоны, обыкновенные и сложные эфиры имеют основной нрав, и адсорбируются на кислотных центрах пигментов. Растворители, действующие зависимо от рН среды, как протоно-донорные либо протоно-акцепторные (вода, спирты, некие органические кислоты, первичные и вторичные амины), обычно очень ассоциированы. Незапятнанные алифатические углеводороды нейтральны и не ассоциированы. (Так, адсорбция на диоксиде титана олеиновой кислоты из 0,1 % смесей в различных растворителях различна: из метилового спирта олеиновая кислота совсем не адсорбируется, из ацетона адсорбируется 47 %, из бензола и петролейного эфира — 100 %). Преимущественная адсорбция растворителей (метилового спирта, ацетона) из раствора жирной кислоты приводит к увеличению концентрации последней в растворе и время от времени именуется «отрицательной» адсорбцией.