Dalam proses pengeluaran pigmen, tidak kira betapa halus serbuk pigmen dikisar, akan sentiasa ada beberapa zarah terkumpul dan terkumpul. Dalam proses pengangkutan dan penyimpanan, pigmen akan terus terkumpul menjadi zarah besar akibat penyemperitan dan lembapan, dan lebih halus pigmen, lebih besar kawasan permukaan dan lebih tinggi tenaga permukaan, lebih mudah ia terkumpul bersama. Jika dirawat dengan surfaktan yang sesuai, zarah-zarah besar terkumpul ini mudah tersebar semasa digunakan, dan mekanisme penyebaran adalah seperti berikut:
1. Membasahi
Penyerakan serbuk pigmen bukan organik dalam cecair terutamanya melalui tiga peringkat berikut:
① Untuk membasahi serbuk, cecair bukan sahaja membasahi permukaan serbuk, tetapi juga menggantikan udara dan kelembapan antara zarah serbuk;
② Selepas melepasi serbuk basah dan menyesarkan udara dan lembapan antara zarah, flok dan agregat dalam serbuk pigmen dimusnahkan;
③ Flok dan serbuk agregat yang dibasahi dan musnah mengekalkan keadaan serakan yang stabil dalam cecair. Maksudnya, penyebaran ialah proses membasahkan-menyebarkan-menjaga penyebaran stabil.
Dalam keadaan biasa, pigmen bukan organik jarang dikeringkan sebelum digunakan, dan permukaan pigmen bukan sahaja bercampur dengan udara, tetapi juga menyerap lapisan filem air. Jumlah air yang biasanya terserap pada permukaan pigmen adalah bersamaan dengan jumlah air yang diperlukan untuk membentuk filem monomolekul pada permukaan pepejal. Sebagai contoh, luas permukaan per gram TiO2 ialah 10m2, ketebalan lapisan penjerapan molekul air ialah 10×10-10m, dan jumlah air yang diperlukan oleh filem monomolekul ialah kira-kira 0.3 peratus daripada berat pigmen , jadi kandungan lembapan dalam pigmen juga merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi prestasi penyebarannya. satu. Sama ada pepejal itu dibasahi atau tidak boleh dinilai mengikut sudut sentuhannya. Sudut sentuhan 0 darjah bermakna ia benar-benar basah, dan cecair tersebar sepenuhnya pada permukaan pepejal; sudut sentuhan 180 darjah bermakna ia tidak basah sama sekali, dan cecair melekat pada permukaan dalam bentuk titisan air. permukaan pepejal.
Sama ada pepejal boleh dibasahi dengan baik dalam cecair boleh dinilai bukan sahaja dengan saiz sudut sentuhan, tetapi juga dengan mengukur saiz haba pembasahannya. Secara amnya, serbuk hidrofilik (seperti TiO2) mempunyai haba pembasahan yang besar dalam cecair kutub, dan dalam cecair bukan kutub. Haba pembasahan dalam cecair kutub adalah kecil, manakala haba pembasahan serbuk hidrofobik dalam cecair kutub dan bukan kutub. adalah lebih kurang tetap.
Kelajuan mendap dan isipadu mendap serbuk pepejal dalam cecair juga boleh menilai tahap kebasahan. Pepejal dengan kekutuban tinggi seperti TiO2 mempunyai isipadu mendap kecil dalam larutan sangat kutub, dan pepejal kecil dalam larutan kutub rendah. adalah besar; serbuk pepejal bukan kutub umumnya mempunyai isipadu pemendapan yang besar. Selepas penambahan rawatan surfaktan, kerana molekul surfaktan sangat berorientasikan dan terserap pada permukaan pepejal, ia membantu mengurangkan ketegangan permukaan cecair dan memperbaiki sifat pembasahan dan penyebarannya.
2. Tolakan elektrik (potensi ξ)
Kestabilan serakan dan serakan pigmen tak organik dalam larutan akueus ditentukan terutamanya oleh tolakan elektriknya dalam air, iaitu potensi ξ.
Tolakan elektrik ialah penggunaan tolakan cas untuk mengekalkan kestabilan serakan.
Surfaktan boleh mengionkan sebilangan besar ion bercas negatif (atau bercas positif) dalam larutan akueus, yang terserap dengan kukuh pada permukaan zarah pigmen, supaya zarah ini mempunyai cas yang sama, dan ion lain dengan cas bertentangan meresap bebas ke dalam cecair. sederhana. Di sekeliling, lapisan resapan (lapisan berganda elektrik) ion bercas terbentuk. Beza keupayaan antara dua lapisan ion dari permukaan pepejal ke titik paling jauh lapisan resapan (iaitu, di mana cas bertentangan ialah 0) dipanggil keupayaan ξ. Tolakan elektrostatik antara zarah berasal dari ini, dan zarah ini dengan caj yang sama akan menolak satu sama lain sebaik sahaja ia bersentuhan, untuk mengekalkan kestabilan sistem tersebar, yang merupakan teori DLVO yang terkenal.
Dalam kes penolakan elektrik, surfaktan mesti mempunyai prestasi pengionan yang tinggi, dan surfaktan anionik dan beberapa dielektrik tak organik biasanya digunakan, seperti: polifosfat tripotassium, kalium pirofosfat, natrium polifosfat, alkil aril sulfonat Natrium Naftalena Sulfonat, Natrium Metilena Naftalena Sulfonat, Natrium Polikarboksilat, dsb.
3. Kesan halangan sterik (atau kesan entropi)
Apabila pigmen tersebar dalam medium bukan akueus, kemungkinan tindak balas ionik yang disebutkan di atas sangat dihapuskan, dan surfaktan bukan ionik tidak terion dalam air. Dalam kes ini, kesan surfaktan dipanggil kesan halangan sterik atau kesan entropi. Oleh kerana surfaktan boleh diserap secara berarah pada permukaan zarah pigmen untuk membentuk lapisan penjerapan monomolekul, lapisan penimbal arah ini boleh menghalang pengagregatan zarah, dengan itu mengekalkan kestabilan sistem penyebaran (juga dikenali sebagai koloid pelindung atau misel) .
Kumpulan molekul surfaktan pada permukaan pigmen, apabila kepekatan surfaktan meningkat, entropinya akan berkurangan dan pergerakannya akan dihadkan. Semakin dekat dan lebih termampat zarah pigmen, semakin jauh entropi mereka akan berkurangan, yang bermanfaat kepada kestabilan sistem penyebaran.
