顔料の製造工程では、顔料の粉末をどんなに細かくしても、凝集・凝集した粒子が必ず存在します。 輸送と保管の過程で、顔料は押し出しと湿気によりさらに大きな粒子に凝集し、顔料が細かくなるほど、表面積が大きくなり、表面エネルギーが高くなり、一緒に凝集しやすくなります。 これらの凝集した大きな粒子は、適切な界面活性剤で処理すると、使用中に容易に分散します。分散メカニズムは主に次のとおりです。
1.ぬれ
液体中の無機顔料粉末の分散は、主に次の 3 つの段階を経ます。
①粉末の湿潤のために、液体は粉末の表面を濡らすだけでなく、粉末粒子間の空気と水分を置換する必要があります。
②湿った粉体を通過し、粒子間の空気や水分を追い出した後、顔料粉体のフロックや凝集体を破壊します。
③ 濡れて破壊されたフロックや骨材粉は、液中で安定した分散状態を保ちます。 すなわち、分散とは、分散液を湿潤分散安定に保つ工程である。
通常、無機顔料は使用前に乾燥することはほとんどなく、顔料の表面は空気と混合するだけでなく、水膜の層を吸収します。 通常、顔料の表面に吸着する水の量は、固体表面に単分子膜を形成するのに必要な水の量に相当します。 たとえば、TiO2 の 1 グラムあたりの表面積は 10m2、水分子吸着層の厚さは10×10-10mで、単分子膜が必要とする水の量は顔料の重量の約0.3%です。そのため、顔料の水分含有量も分散性能に影響を与える主な要因の 1 つです。 一。 固体が濡れているかどうかは、その接触角によって判断できます。 接触角 0 度は、完全に濡れていることを意味し、液体は固体の表面に完全に広がっています。 接触角が 180 度とは、まったく濡れていないことを意味し、液体は水滴の形で表面に付着します。 固体表面。
固体が液体で十分に濡れているかどうかは、接触角の大きさだけでなく、濡れ熱の大きさを測定することによっても判断できます。 一般に、親水性粉末 (TiO2 など) は、極性液体および非極性液体で大きな湿潤熱を持ちます。極性液体での湿潤熱は小さく、極性および非極性液体での疎水性粉末の湿潤熱は小さくなります。ほぼ一定です。
液体中の固体粉末の沈降速度と沈降量からも湿り度を判断できます。 TiO2 などの極性の高い固体は、極性の高い溶液では沈降量が小さく、極性の低い溶液では固体が小さくなります。 は大きい; 無極性の固体粉末は、一般的に大きな沈降量を持っています。 界面活性剤処理を加えると、界面活性剤分子が強く配向して固体の表面に吸着するため、液体の表面張力が低下し、湿潤分散性が向上します。
2.電気反発（ξポテンシャル）
水溶液中の無機顔料の分散および分散安定性は、主に水中での電気的反発力、すなわち ξ 電位によって決定されます。
電気的反発は、電荷反発を利用して分散安定性を維持することです。
界面活性剤は、水溶液中の多数の負に帯電した (または正に帯電した) イオンをイオン化することができ、これらの粒子は顔料粒子の表面にしっかりと吸着されるため、これらの粒子は同じ電荷を持ち、反対の電荷を持つ他のイオンは液体に自由に拡散します。中くらい。 周囲には荷電イオンの拡散層（電気二重層）が形成されます。 固体表面から拡散層の最も遠い点 (つまり、反対の電荷が 0 である場所) までの 2 つのイオン層の間の電位差は、ξ 電位と呼ばれます。 粒子間の静電反発はこれに由来し、同じ電荷を持つこれらの粒子は接触すると互いに反発し、分散システムの安定性を維持する、有名な DLVO 理論です。
電気反発の場合、界面活性剤は高いイオン化性能を持たなければならず、陰イオン界面活性剤といくつかの無機誘電体が通常使用されます。たとえば、ポリリン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、ポリリン酸ナトリウム、アルキルアリールスルホン酸ナフタレンスルホン酸ナトリウム、メチレンナフタレンスルホン酸ナトリウム、ポリカルボン酸ナトリウムなど
3.立体障害効果（またはエントロピー効果）
顔料が非水性媒体中に分散されている場合、上記のイオン反応の可能性は大幅に排除され、非イオン性界面活性剤は水中でイオン化されない。 この場合、界面活性剤の効果は立体障害効果またはエントロピー効果と呼ばれます。 界面活性剤は顔料粒子の表面に方向性吸着して単分子吸着層を形成することができるため、この方向性緩衝層は粒子の凝集を防ぎ、分散系（保護コロイドまたはミセルとも呼ばれる）の安定性を維持することができます。 .
顔料の表面にある界面活性剤分子群は、界面活性剤の濃度が高くなるとエントロピーが減少し、動きが制限されます。 顔料粒子がより近く、より圧縮されるほど、それらのエントロピーはさらに減少し、分散システムの安定性に有益です。
