Смачивающие добавки

Смачивание пигментных агломератов раствором смолы зависит от многих факторов. Скорость проникновения жидкой фазы в пространство между агломератами (в значительно упрощенных условиях) математически выражена уравнением Уошберна (Рис. 4). Наиболее значимыми факторами являются: полярность поверхности пигмента и раствора связующего; вязкость жидкой фазы, а также геометрия незаполненных пространств (или пор) внутри агломератных структур. Особенно важно межфазное натяжение в определенных областях, где смачивающие добавки действуют между поверхностями пигмента и раствором смолы.

Смачивающие добавки могут быть определены как вещества, которые предназначены для снижения межфазного натяжения и в результате повышают "давление растекания", что, в свою очередь, ускоряет процесс смачивания. Для таких веществ характерна поверхностно-активная структура: полярные структурные гидрофильные элементы наряду с неполярными структурными гидрофобными элементами, находящимися в одной молекуле. Несмотря на эту специфическую структуру, подобные молекулярные комбинации являются активными в межфазной области. (Например, смачивающие добавки объединяются в межфазу пигмент/раствор связующего). С химической точки зрения, смачивающие добавки могут быть классифицированы как ионные или как не ионные – в соответствии с тем, как полярный сегмент вводится в молекулы. Неполярный сегмент, как правило, представлен углеводородными цепочками.

Диспергирующие добавки Диспергирующие добавки поглощаются на поверхности пигмента и, следовательно, поддерживают в нем внутренние интервалы между частицами через электростатическое отталкивание и/или пространственное препятствие, снижая, таким образом, тенденцию к нерегулируемой флоккуляции. Оба механизма стабилизации рассмотрены ниже.

Электростатическое отталкивание Частицы пигмента в жидкой краске несут на своей поверхности электрические заряды. С помощью добавок можно увеличить заряды и, более того, сделать все частицы пигментов одинаково заряженными. Противоионы концентрируются вблизи поверхности пигментов (в жидкой фазе), таким образом создается "двойной электрический слой" (Рис. 5). Стабилизация повышается вместе с толщиной этого слоя. Механизм стабилизации электростатического отталкивания особенно эффективен для латексной дисперсии на водной основе и аналогичных систем. Химические добавки, применяемые для приготовления дисперсий в таких системах, представляют собой полиэлектролиты – продукты высокого молекулярного веса, которые содержат множество электрических зарядов в боковых цепях.

Кроме полифосфатов в лакокрасочной промышленности в качестве полиэлектролитов применяют производные поликарбоновых кислот. Полиэлектролиты адсорбируются на поверхности пигмента и, следовательно, передают свои заряды пигментным частицам. Через электростатическое отталкивание между одинаково заряженными пигментами тенденция к флоккуляции значительно снижается, и дефлоккуляционное состояние стабилизируется. Из-за своей химической структуры эти добавки проявляют смачивающие свойства, следовательно, практически необходимо комбинировать их со смачивающими добавками.

Резюме:

• Диспергирующие добавки повышают заряд пигмента.
• Электростатическое отталкивание присутствует в основном в эмульсионных системах на водной основе.