Лако-красочные материалы — производство

Изменение энергии Гиббса пигментированных систем DF при диспергировании обосновано приемущественно повышением поверхности дисперсной фазы Ds при дезагрегации пигментных частиц и повышением энтропии системы DS за счет более равномерного рассредотачивания компонент в объеме системы:

Изменение внутренней энергии системы DU пигмента и пленкообразователя не достаточно, потому что при диспергировании хим перевоплощений не происходит.

Все же, обычно, вклад энергетической составляющей более значителен, чем энтропийной, потому энергия Гиббса системы возрастает при диспергировании. Это определяет несамопроизвольный нрав процесса, для проведения которого требуется подвод энергии снаружи и получение систем, владеющих еще огромным излишком энергии Гиббса, т. е. термодинамически неуравновешенных. Для оптимизации процесса и получения более устойчивых пигментных суспензий диспергирование ведут в критериях, обеспечивающих понижение межфазного натяжения на границе пигмент — среда s1,2, по этому вклад энергетического члена в возрастание энергии системы миниатюризируется.

На теоретическом уровне при малом значении s1,2 энергия Гиббса системы при диспергировании может даже убывать, благодаря возрастанию энтропии, т. е. процесс диспергирования может протекать самопроизвольно с образованием термодинамически устойчивых двухфазных систем. Но на практике для пигментных дисперсий этого не наблюдалось.

Термодинамическое рассмотрение процесса диспергирования пигментов позволяет найти практические приемы для его оптимизации.

Разумеется, что понижение s1,2 и соответственно понижение энергии Гиббса системы может быть осуществлено методом уменьшения поверхностного натяжения сосуществующих фаз и роста дисперсионного либо полярного взаимодействия на межфазной границе. Поверхностное натяжение жесткой фазы (пигмента), определяемое взаимодействием меж элементами кристаллической решетки, понижают методом хим модификации поверхности пигментов разными модификаторами, образующими промежную поверхностную фазу с наименьшим, чем у кристаллических тел, взаимодействием меж структурными элементами. Поверхностное натяжение водянистой фазы понижают методом введения ПАВ либо, используя поверхностную активность пленкообразователей, которые в силу дифильности молекул специфично адсорбируются на межфазных границах (жидкость—воздух и жидкость—пигмент). Повышение межфазного взаимодействия достигается методом подбора соответственных пар пигмент — пленкообразователь, состава дисперсионной среды (природа растворителя, соотношение пленкообразователь : растворитель, наличие ПАВ), модифицированием поверхности пигментов для обеспечения наибольшей адсорбции молекул пленкообразователя и увеличения сродства фаз.

Адсорбция на поверхности пигментов происходит в неравновесных динамических критериях, потому что процесс диспергирования связан с образованием новейшей межфазной поверхности, к которой устремляется поток адсорбирующихся молекул q:

Коэффициент большой диффузии D для молекул пленкообразующих веществ находится в зависимости от их молекулярной и надмолекулярной структуры. Потому важными параметрами процесса диспергирования, определяющими его динамику и стабильность ярких суспензий, является молекулярная масса пленкообразователя, степень развернутости молекул пленкообразователя в растворе и способность его молекул к образованию ассоциатов в растворе, которые перебегают на твердую поверхность. Потому рациональные условия процесса диспергирования (наибольшее значение D) реализуются при низкой молекулярной массе пленкообразователя методом использования олигомерных пленкообразователей-диспергато-ров, снижения концентрации пленкообразователя (способ «тощих паст»), сотворения критерий неполной развернутости молекул пленкообразователя (введение разбавителей).