ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА: РАЗБЕЛИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ, ОТТЕНОК И ЦВЕТ

При выборе промышленно выпускаемой марки диоксида титана для окраски или достижения светонепроницаемости пластика необходимо учитывать его основные оптические свойства: укрывистость/разбеливающую способность, оттенок и цвет. Укрывистость - есть результат рассеяния всех длин волн падающего на поверхность света. Разбеливающая способность определяет возможность белого пигмента эффективно рассеивать свет и придавать белизну и яркость окрашенной полимерной композиции.

Разбеливающая способность, которую легче всего измерить, чаще всего используется для описания светорассеивающей эффективности или укрывистости белого пигмента. Для измерения относительной разбеливающей способности определенное количество образца диоксида титана диспергируется в композиции на основе ПВХ, содержащей заданное количество сажи. Получающийся в результате серый полимер формуется в виде однородных непрозрачных листов или литой крошки. Образец диоксида титана с наибольшей светорассеивающей способностью дает самый светлый серый цвет и максимальный коэффициент отражения.

Оттенок - это тот вклад, который придает цвету Ti0₂. Он зависит от размера частиц Ti0₂ и не может быть определен по внешнему виду сухих порошков или белых полимеров. Оттенок обычно выражается как отношение отражения синей цветовой компоненты CIEZ к отражению красной цветовой компоненты CIE X, измеренных на сером фоне с использованием трехфильтрового калориметра или спектрофотометра (оттенок = CIEZ/CIEX). Насером фоне разница в цветовом фоне величиной в 0,01 различима только для опытного специалиста. Относительный оттенок может быть измерен как цветовой фон винила с использованием тех же образцов, что предназначались для определения относительной окрашивающей способности.

В некоторых случаях играет роль зрительное восприятие пропущенного света. Зрительно свет, прошедший материал, содержащий более мелкие частицы Ti0₂, воспринимается более желтым, чем в случае его прохождения через аналогичные продукты, содержащие более крупные частицы Ti0₂. Так что при производстве таких изделий, как пластиковые бутылки, световые колпаки и т.д. предпочтение отдается маркам Ti02 нейтрального или желтоватого оттенка благодаря тому, что пропускаемый ими свет имеет более синеватый оттенок. При подгонке цвета важно точно представлять его конечное практическое назначение, что даст возможность выбрать марку диоксида титана с правильным оттенком. Очень трудно устранить отклонения от нужного оттенка путем добавления пигментных красителей.

Цвет является зрительным восприятием самого пигмента Ti0₂ и никак не зависит от оттенка. Большинство промышленно выпускаемых марок Ti0₂, не сильно отличаются по цвету в виде сухого порошка, но появление примесей сильно сказывается на качестве цвета. Цвет в пластиковых композициях может возникать в результате взаимодействия Ti0₂   с полимером или добавками, а также из-за потери термостабильности.

В некоторых случаях происходит смешивание понятий цвета и оттенка. Для синего оттенка Ti0₂  вполне возможно превращение в желтый цвет из-за проявления одного из упомянутых  выше условий, приводящих к ухудшению цвета. Нередко марки Ti0₂  с различными по размерам частицами имеют одинаковый цвет. Наиболее известным методом определения цвета диоксида титана является измерение значения CIE L* a* b*. Здесь L* соответствует яркости образца, a*- соотношению красного и зеленого, а b* - соотношению желтого и синего.

ДИСПЕРГИРОВАНИЕ В ПЛАСТИКАХ: значение для эффективности пигмента

Диспергирование

Диоксид титана используется наиболее эффективно и экономично в тех случаях, когда наилучшим образом реализуются свойства пигмента, а это возможно, когда он хорошо, равномерно распределен в системе - продиспергирован. К сожалению, на этапах производства и хранения первичные частицы пигмента склонны к образованию агрегатов и агломератов, по размерам во много раз превосходящих допустимые размеры частиц. Для упрощения диспергирования и уменьшения количества образующихся агрегатов производители могут использовать различные средства, включая поверхностную обработку диоксида титана и тонкое измельчение. Цель диспергирования состоит в уменьшении размеров оставшихся агрегатов и агломератов до приемлемых размеров без значительных материальных затрат.

Агломераты, состоящие из скоплений первичных частиц пигмента, образуются в процессе производства. Степень диспергирования подобных агломератов может сказаться на основных визуальных и рабочих характеристиках продукта, ряд из которых приводится в таблице 2.

Каждая из этих характеристик зависит от того, насколько удалось привести агломераты к идеальным размерам первичных частиц. Так, агломераты размером 30 мкм и больше в первую очередь "отвечают" за поверхностные дефекты, появление пятен, обесцвечивание, а также за такие технологические проблемы, как закупорка сетчатых фильтров во время экструзии. В особых случаях даже частицы размером 5 мкм могут повлиять на механические или электрические свойства материала. Вместе с тем для получения оптимального цвета, разбеливающей способности, укрывистости или прозрачности, а также стойкости к обесцвечиванию, т.е. свойств, присущих пигменту, как правило, требуются более мелкие частицы, и именно в определении, насколько затраты на диспергирование окупаются достигнутым результатом, чаще всего и заключается проблема.

Неоднозначная зависимость преимуществ диспергирования от размеров частиц означает, что некоторые свойства продукта, получаемые в результате диспергирования, проявляются раньше, чем другие.

Таблица 2. Эффекты диспергирования

Укрывистость и разбеливающая способность выбранного пигмента повышаются со снижением концентрации агломератов. Так что вполне очевидно, что при выборе средств для определения степени дисперсности необходимо одновременно оценивать важность свойств продукта, которые желательно в результате получить. Концентрацию агломератов большого размера можно измерить, используя набор сетчатых фильтров. Значения укрывистости и окрашивающей способности зависят от степени дисперсности.