3.8.4. Размер и распределение частиц по размерам

Размер частиц обычно выражается как средний диаметр преобладающих частиц, при этом форма первичной частицы пигмента предполагается сферической (см. гл. 6).

Распределение частиц по размерам, как правило, выражается в виде весового процента, учитывая все фракции от самых мелких частиц до самых грубых. Типичные диапазоны таковы:

Стоит отметить, что хотя у наполнителей частицы являются, как правило, крупными, в то же время их размер может колебаться от исключительно малого (например, у осажденного диоксида кремния) в очень широком диапазоне, включая частицы до 50 мкм.

Очевидно, что размер и распределение частиц по размерам являются иными способами выражения средней свободной площади поверхности пигмента и числа первичных пигментных частиц в единице его массы. Если данный пигмент заменить другим с сильно отличающимся распределением частиц по размерам, то предсказания основных характеристик, основанные на концепции объемной концентрации пигмента и критической объемной концентрации, вероятно, не будут удовлетворительными. Общепринятый параметр «маслоемкость 1 рода» (вес в граммах рафинированного льняного масла, которого достаточно для образования пасты со 100 г пигмента) прямо зависит от распределения частиц по размерам, хотя существенно влияют также и такие факторы как степень агрегирования пигмента, плотность упаковки и смачиваемость маслом. 

Агрегация и агломерация увеличивают эффективный размер частиц большинства пигментов по меньшей мере до 20 мкм. Такое скопление может содержать до миллиона первичных частиц.

Размер частиц пигментов имеет первостепенное влияние на основные свойства лакокрасочных материалов, в которых эти пигменты используются. По этой причине большинство исследований, проводимых изготовителями пигментов, направлены на то, чтобы приблизиться к оптимальному размеру частиц.

Например, размер частиц пигментов влияет на укрывистость. Для белых пигментов это обусловлено увеличением рассеивания света с уменьшением размера до тех пор, пока не будет достигнут оптимальный для рассеяния размер. Дальнейшее уменьшение размера уменьшит рассеяние и увеличит светопроницаемость. Для цветных пигментов также существует оптимальный диапазон размеров частиц для достижения наилучшей укрывистости, но следует учитывать как рассеяние, так и поглощение света. Диоксид титана — очень хороший кроющий пигмент. Во-первых, он имеет высокий показатель преломления (2,76); во-вторых, можно достичь оптимального для светорассеяния размера частиц, который составляет половину среднего значения длины волны дневного света в воздухе — 0,25 мкм.

Понять влияние размера частиц на укрывистость можно, рассмотрев кусок льда. В виде массивной глыбы материал прозрачен, но в виде порошка он становится непрозрачным и белым. На границе раздела лед — воздух ввиду различия их показателей преломления возникает многократное преломление. Размер частиц также влияет на оттенок цвета. Это наиболее ярко можно продемонстрировать на примере сферического оксида железа, у которого частицы меньшего размера (0,09—0,12 мкм) имеют желтый оттенок красного цвета, а большего (0,17—0,70 мкм)—усиливающийся синий оттенок.


⇐ вернуться назад| |читать дальше ⇒