בתהליך ייצור הפיגמנט, לא משנה כמה דקיקה אבקת הפיגמנט נטחנת, תמיד יהיו כמה חלקיקים מצטברים ומקובלים. בתהליך ההובלה והאחסון, הפיגמנט יתוקפז עוד יותר לחלקיקים גדולים עקב אקסטרוזיה ולחות, וככל שהפיגמנט עדין יותר, ככל ששטח הפנים גדול יותר ואנרגיית פני השטח גבוהה יותר, כך קל יותר להתקנף יחדיו. אם מטופלים בחומרי שטח מתאימים, החלקיקים הגדולים המצונפים הללו מתפזרים בקלות במהלך השימוש, ומנגנון הפיזור הוא בעיקר כדלקמן:
1. הרטבה
פיזור אבקת פיגמנט אנאורגנית בנוזל עובר בעיקר את שלושת השלבים הבאים:
① להרטבת האבקה, הנוזל צריך לא רק להרטיב את פני האבקה, אלא גם להחליף את האוויר והלחות בין חלקיקי האבקה;
② לאחר מעבר דרך האבקה הרטובה ועקירת האוויר והלחות בין החלקיקים, נהרסים הקבוצות והאגרגטים באבקת הפיגמנט;
③ הגושים המורטבים וההרוסים ואבקות המצטבר שומרים על מצב פיזור יציב בנוזל. כלומר, פיזור הוא תהליך של הרטבה-פיזור-שמירה על יציבות הפיזור.
בנסיבות רגילות, לעתים נדירות מיובשים פיגמנטים אנאורגניים לפני השימוש, ומשטח הפיגמנט לא רק מעורבב באוויר, אלא גם סופג שכבת סרט מים. כמות המים הנספגת בדרך כלל על פני הפיגמנט שווה ערך לכמות המים הנדרשת ליצירת סרט מונומולקולרי על פני השטח המוצקים. לדוגמה, שטח הפנים לגרם של TiO2 הוא 10 מ'2, עובי שכבת הספיגה של מולקולת המים הוא 10×10-10m, וכמות המים הנדרשת על ידי הסרט המונומולקולרי היא בערך 0.3 אחוז ממשקל הפיגמנט , כך שתכולת הלחות בפיגמנט היא גם אחד הגורמים העיקריים המשפיעים על ביצועי הפיזור שלו. אחד. האם המוצק נרטב או לא ניתן לשפוט לפי זווית המגע שלו. זווית מגע של 0 מעלות פירושה שהוא רטוב לחלוטין, והנוזל נמרח לחלוטין על פני המוצק; זווית מגע של 180 מעלות פירושה שהוא אינו רטוב כלל, והנוזל נצמד אל פני השטח בצורה של טיפות מים. משטח מוצק.
האם ניתן להרטיב היטב מוצק בנוזל לא רק לפי גודל זווית המגע, אלא גם לפי מדידת גודל חום ההרטבה שלו. בדרך כלל, לאבקות הידרופיליות (כגון TiO2) יש חום הרטבה גדול בנוזלים קוטביים, ובנוזלים לא קוטביים חום ההרטבה בנוזל קוטבי קטן, בעוד שחום ההרטבה של אבקות הידרופוביות בנוזל קוטבי ולא קוטבי. הוא בערך קבוע.
מהירות השקיעה ונפח השקיעה של אבקה מוצקה בנוזל יכולים גם לשפוט את מידת הרטיבות. למוצק עם קוטביות גבוהה כמו TiO2 יש נפח שקיעה קטן בתמיסה קוטבית מאוד, ומוצק קטן בתמיסה קוטבית נמוכה. זה גדול; לאבקות מוצקות לא קוטביות יש בדרך כלל נפחי שיקוע גדולים. לאחר הוספת טיפול פעילי שטח, מכיוון שמולקולות פעילי השטח מכוונות חזק ונספגות על פני המוצק, זה עוזר להפחית את מתח הפנים של הנוזל ולשפר את תכונות ההרטבה והפיזור שלו.
2. דחייה חשמלית (פוטנציאל ξ)
יציבות הפיזור והפיזור של פיגמנטים אנאורגניים בתמיסה מימית נקבעת בעיקר על ידי הדחייה החשמלית שלהם במים, כלומר פוטנציאל ξ.
דחייה חשמלית היא השימוש בדחיית מטען כדי לשמור על יציבות הפיזור.
חומרים פעילי שטח יכולים ליינן מספר רב של יונים בעלי מטען שלילי (או חיובי) בתמיסה מימית, אשר נספגים בחוזקה על פני השטח של חלקיקי פיגמנט, כך שלחלקיקים אלה יש אותו מטען, ויונים אחרים בעלי מטענים מנוגדים מתפזרים בחופשיות לתוך הנוזל. בינוני. מסביב נוצרת שכבת דיפוזיה (שכבה כפולה חשמלית) של יונים טעונים. הפרש הפוטנציאלים בין שתי שכבות היונים מהמשטח המוצק לנקודה הרחוקה ביותר של שכבת הדיפוזיה (כלומר, היכן שהמטען הנגדי הוא 0) נקרא פוטנציאל ξ. הדחייה האלקטרוסטטית בין חלקיקים נובעת מכך, וחלקיקים אלה בעלי אותו מטען ידחו זה את זה ברגע שהם יבואו במגע, כדי לשמור על יציבות המערכת המפוזרת, שהיא תיאוריית ה-DLVO המפורסמת.
במקרה של דחייה חשמלית, חומר השטח חייב להיות בעל ביצועי יינון גבוהים, ובדרך כלל נעשה שימוש בחומרים פעילי שטח אניונים וכמה דיאלקטריים אנאורגניים, כגון: טריפוטסיום פוליפוספט, אשלגן פירופוספט, נתרן פוליפוספט, אלקיל אריל סולפונט Sodium Naphthalene Sulfonate, Sodium Methylene Sulfonate, Sodium Methylene. נתרן פוליקרבוקסילאט וכו'.
3. אפקט מכשול סטרי (או אפקט אנטרופיה)
כאשר הפיגמנט מפוזר בתווך לא מימי, מתבטלת מאוד האפשרות של התגובה היונית הנ"ל, והחומר הפעיל השטח הלא יוני אינו מיונן במים. במקרה זה, ההשפעה של חומר השטח מכונה אפקט ההפרעה הסטרי או אפקט האנטרופיה. מכיוון שהחומר הפעיל השטחי יכול להיספג כיוונית על פני חלקיקי הפיגמנט ליצירת שכבת ספיחה מונומולקולרית, שכבת חיץ כיוונית זו יכולה למנוע את הצטברות החלקיקים, ובכך לשמור על יציבות מערכת הפיזור (הידועה גם כקולואיד מגן או מיצל) .
קבוצות מולקולריות של חומרים פעילי שטח על פני הפיגמנט, ככל שריכוז החומר הפעיל שטחי גדל, האנטרופיה שלו תפחת ותנועתו תוגבל. ככל שחלקיקי הפיגמנט יהיו קרובים יותר ודחוסים יותר, כך האנטרופיה שלהם תקטן יותר, מה שמועיל ליציבות מערכת הפיזור.
