Классификация и основные свойства пигментов

Хамракулов Гафуржан Хойигитович,

доктор химических наук, декан факультета менежмента и профиссионального образования,

Исламова Саида Тургуновна,

соискатель, старший научный сотрудник.

Ташкентский химико-технологический институт.

В последние годы отмечено не только увеличение производства лакокрасочных материалов, но и совершенствование их ассортимента, развитие технологии производства, разработка и освоение выпуска материалов с принципиально новыми свойствами. Пигменты являются одним из главных сырьевых компонентов практически любого лакокрасочного материала, и от их качества, методов получения. Пигментами называются высокодисперсные окрашенные вещества, нерастворимые в дисперсионных средах и способные образовать с пленкообразователями лакокрасочные покрытия различного назначения. Неорганические пигменты можно классифицировать по нескольким признакам:

1)                  цвету (ахроматические и хроматические);

2)                  химическому составу (элементы, оксиды, соли);

3)                  происхождению (природные и синтетические);

4)                  назначению (декоративные, антикоррозионные, специальные);

5)                  способам производства.

            Однако ни одна из таких классификаций не будет оптимальной, так как в одной и той же группе окажутся пигменты, существенно отличающиеся по свойствам. В настоящее время принята классификация неорганических пигментов по и химическому составу. В соответствии с ней пигменты делят по цвету на две большие группы: ахроматические, к которым относятся белые, черные и серые пигменты, и хроматические, включающие все цветные пигменты. Хроматические пигменты подразделяются на две подгруппы: желтые, оранжевые, красные и коричневые; зеленые, синие и фиолетовые.

По химическому составу пигменты делят на следующие классы:

1)                  элементы – технический углерод, черни, металлические порошки (цинковая пыль, алюминиевая пудра и др.);

2)                  оксиды – диоксид титана, оксид цинка, железо оксидные пигменты, оксиды свинца, хрома и др.;

3)                  соли – карбонаты (свинцовые белила), хроматы (свинцовые и цинковые крона, свинцово–молибдатный крон и стронциевый крон), сульфиды (литопон, кадмиевые пигменты), фосфаты (фосфаты хрома и кобальта), комплексные соли (железная лазурь), алюмосиликаты (ультрамарин) и др.

На рис. 1 приведена схема классификации неорганических пигментов [1].

Рис. 1. Схема классификация неорганических пигментов.

            Свойства пигментов определяются их химическим составом. Но так как пигменты обычно не являются химически чистыми соединениями строго определённого состава, практически все свойства, например цветовые характеристики, укрывистость и другие, зависят от их структуры, а химический состав лишь обуславливает возможность создания определенной структуры [1, 2].

            В результате исследований, проведенных с помощью электронной микроскопии и оптических методов, предложена модель структуры пигмента, взятая за основу при составлении немецкого стандарта DIN 53 206-1972 [4]. В соответствии с этой моделью пигмент содержит частицы трех типов (рис. 2).

Рис. 2. Модель пигмента согласно DIN 53 206-1.

            Первичные частицы – мельчайшие образования, обнаруживаемые с помощью физических методов, например электронной микроскопии. Они представляют собой единичные кристаллы, чаще кристаллиты (несколько кристаллов с общими участниками кристаллической решетки) различной формы.

            Агрегаты состоят из групп первичных частиц, поверхностно связанных друг с другом. Таким образом, их общая поверхность существенно меньше, чем сумма площадей поверхности первичных частиц. Из-за высоких адгезионных сил, действующих между кристаллитами, агрегаты не разрушаются при измельчении и не имеют внутренней поверхности, способной к адсорбции.

            Действие Ванн-дер-ваальсовых и кулоновских сил приводит к коалесценции первичных частиц и агрегатов с образованием агломератов. Поверхность агломератов мало отличается от суммы поверхностей их компонентов и имеет более высокую адсорбирующую способность. При измельчении агломераты можно разрушить до агрегатов и более мелких агломератов.

            От агломератов необходимо отличать флокуляты, образующиеся при слипании агломератов и кристаллитов, частично адсорбировавших раствор пленкообразователя. Это явление обычно наблюдается в композициях с низкой вязкостью, а флокуляты могут быть разделены при низких напряжениях сдвига. Как правило, действие поверхностной энергии, вызывающей коалесценцию частиц, тем сильнее, чем меньше размер частиц. При этом образуются более стабильные агломераты. Поэтому чем больше размер частиц пигмента, тем лучше он диспергируется.

Литература

1.                   Орлова О.В., Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок. М.: Химия, 1990. 382 с.

2.                   Скороходова О.Н., Казакова Е.Е Неорганические пигменты и их применение в лакокрасочных материалах. М.: Пэйнт-Медиа, 2005. 5-6-с.

3.                   Ермилов П.И., Индейкин Е.А., Толмачев И.А. Пигменты и пигментированные лакокрасочные материалы. Л.: Химия, 1987. 198 с

4.                   Honigmann B. Farbe&Lack. 1976. Bd. 82. № 9. S. 815-820.

Поступила в редакцию 14.01.2015 г.