Dalam proses produksi pigmen, tidak peduli seberapa halus bubuk pigmen yang digiling, akan selalu ada beberapa partikel yang terkumpul dan terflokulasi. Dalam proses pengangkutan dan penyimpanan, pigmen akan diflokulasi lebih lanjut menjadi partikel besar karena ekstrusi dan kelembapan, dan semakin halus pigmen, semakin besar luas permukaan dan semakin tinggi energi permukaan, semakin mudah untuk berflokulasi bersama. Jika diperlakukan dengan surfaktan yang sesuai, partikel besar yang terflokulasi ini mudah terdispersi selama penggunaan, dan mekanisme dispersinya terutama sebagai berikut:
1. Membasahi
Dispersi bubuk pigmen anorganik dalam cairan terutama melalui tiga tahap berikut:
① Untuk membasahi bubuk, cairan tidak hanya membasahi permukaan bubuk, tetapi juga mengganti udara dan kelembapan di antara partikel bubuk;
② Setelah melewati bubuk basah dan memindahkan udara dan kelembapan di antara partikel, gumpalan dan agregat dalam bubuk pigmen dihancurkan;
③ Gumpalan dan bubuk agregat yang dibasahi dan dihancurkan mempertahankan keadaan dispersi yang stabil dalam cairan. Artinya, dispersi adalah proses pembasahan-pendispersian-menjaga stabilitas dispersi.
Dalam keadaan normal, pigmen anorganik jarang dikeringkan sebelum digunakan, dan permukaan pigmen tidak hanya bercampur dengan udara, tetapi juga menyerap lapisan film air. Jumlah air yang biasanya terserap pada permukaan pigmen setara dengan jumlah air yang dibutuhkan untuk membentuk film monomolekuler pada permukaan padat. Misalnya, luas permukaan per gram TiO2 adalah 10m2, ketebalan lapisan adsorpsi molekul air adalah 10×10-10m, dan jumlah air yang dibutuhkan oleh film monomolekul adalah sekitar 0,3 persen dari berat pigmen , jadi kadar air dalam pigmen juga merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi kinerja dispersinya. satu. Apakah padatan dibasahi atau tidak dapat dinilai berdasarkan sudut kontaknya. Sudut kontak 0 derajat berarti benar-benar basah, dan cairannya benar-benar menyebar di permukaan padatan; sudut kontak 180 derajat berarti tidak basah sama sekali, dan cairan menempel ke permukaan dalam bentuk tetesan air. permukaan padat.
Apakah suatu zat padat dapat dibasahi dengan baik dalam suatu zat cair dapat ditentukan tidak hanya dari ukuran sudut kontaknya, tetapi juga dari ukuran panas pembasahannya. Umumnya, bubuk hidrofilik (seperti TiO2) memiliki panas pembasahan yang besar pada cairan polar, dan pada cairan non-polar Panas pembasahan pada cairan polar kecil, sedangkan panas pembasahan bubuk hidrofobik pada cairan polar dan non-polar. kira-kira konstan.
Kecepatan pengendapan dan volume pengendapan bubuk padat dalam cairan juga dapat menentukan tingkat kebasahan. Zat padat dengan kepolaran tinggi seperti TiO2 memiliki volume pengendapan kecil dalam larutan yang sangat polar, dan zat padat kecil dalam larutan kepolaran rendah. besar; Serbuk padat non polar umumnya memiliki volume sedimentasi yang besar. Setelah penambahan perlakuan surfaktan, karena molekul surfaktan sangat berorientasi dan teradsorpsi pada permukaan padatan, ini membantu mengurangi tegangan permukaan cairan dan meningkatkan sifat pembasah dan pendispersinya.
2. Tolakan listrik (ξ potensial)
Stabilitas dispersi dan dispersi pigmen anorganik dalam larutan berair terutama ditentukan oleh tolakan listriknya dalam air, yaitu potensial ξ.
Tolakan listrik adalah penggunaan tolakan muatan untuk menjaga stabilitas dispersi.
Surfaktan dapat mengionisasi sejumlah besar ion bermuatan negatif (atau bermuatan positif) dalam larutan berair, yang diserap dengan kuat pada permukaan partikel pigmen, sehingga partikel ini memiliki muatan yang sama, dan ion lain dengan muatan berlawanan berdifusi bebas ke dalam cairan. sedang. Di sekeliling, lapisan difusi (lapisan ganda listrik) dari ion bermuatan terbentuk. Perbedaan potensial antara dua lapisan ion dari permukaan padat ke titik terjauh dari lapisan difusi (yaitu, di mana muatan berlawanan adalah 0) disebut potensial ξ. Tolakan elektrostatik antar partikel berasal dari ini, dan partikel-partikel ini dengan muatan yang sama akan saling tolak setelah bersentuhan, untuk menjaga stabilitas sistem terdispersi, yang merupakan teori DLVO yang terkenal.
Dalam kasus tolakan listrik, surfaktan harus memiliki kinerja ionisasi yang tinggi, dan surfaktan anionik dan beberapa dielektrik anorganik biasanya digunakan, seperti: polifosfat tripotassium, kalium pirofosfat, natrium polifosfat, alkil aril sulfonat Sodium Naphthalene Sulfonate, Sodium Methylene Naphthalene Sulfonate, Natrium Polikarboksilat, dll.
3. Efek hambatan sterik (atau efek entropi)
Ketika pigmen didispersikan dalam media non-air, kemungkinan reaksi ionik yang disebutkan di atas sangat dihilangkan, dan surfaktan nonionik tidak terionisasi dalam air. Dalam hal ini, efek dari surfaktan disebut efek hambatan sterik atau efek entropi. Karena surfaktan dapat teradsorpsi terarah pada permukaan partikel pigmen untuk membentuk lapisan adsorpsi monomolekul, lapisan penyangga terarah ini dapat mencegah agregasi partikel, sehingga menjaga stabilitas sistem dispersi (juga dikenal sebagai koloid pelindung atau misel) .
Kelompok molekul surfaktan pada permukaan pigmen, dengan meningkatnya konsentrasi surfaktan, entropinya akan menurun dan pergerakannya akan dibatasi. Semakin dekat dan semakin padat partikel pigmen, semakin jauh penurunan entropinya, yang bermanfaat bagi stabilitas sistem dispersi.
