Лекции ПОЛНОСТЬЮ лкм

Влияние любого тонкого дефекта распространяется на 5-10 близлежащих рядов кристаллической решетки, т.е. из нормального, равновесного состояния выводится около 700 атомов или ионов, что заметно сказывается на некоторых свойствах пигментов.

Присутствие в диоксиде титана 0,1% примесных ионов железа приводит к заметному визуально уменьшению белизны

МАКРОУРОВЕНЬ Элементы микроструктуры формируют макроструктуру пигментных частиц:

Кристалл Различают кристаллы игольчатой, близкой к сферической, чешуйчатой формы.

Агрегат кристаллов Агрегат кристаллов - пигментная частица.

Агрегат пигментных частиц

Свойства пигментов

Дисперсность - степень раздробленности вещества, величина обратная размеру частиц.

Способы выражения дисперсности:

С помощью линейных размеров.

С помощью кривых распределения частиц по

размерам

С помощью удельной поверхности

С помощью линейных размеров.

Для частиц по форме близких к сферическим – это диаметр или радиус

Для игольчатых частиц - длина и толщина иглы

Для частиц чешуйчатой формы приходится использовать три линейных размера.

Часто, для характеристики дисперсности частиц неправильной формы пользуются одним линейным размером диаметром условной сферической частицы, рассчитываемым из условия равнообъемности сферической частицы и частицы неправильной формы.

С помощью удельной поверхности - Sуд.

Удельная поверхность характеризует величину поверхности единицы массы порошка, обычно выражается в м2/г. Чем выше поверхность вещества. дисперсность, тем выше удельная поверхность в-ва

Методы определения дисперсности

Ситовой анализ - просеивание порошка через набор сит с различными отверстиями и определение массы, не прошедшей через сито с определенным размером отверстий, выражаемой, обычно, в процентах от всей массы образца. Показатель ГОСТ - остаток на сите (указывается номер сита)

Седиментационный метод. Основан на седиментации пигмента в суспензии, определение скорости седиментации (Vc) и последующего расчета радиуса частиц в соответствии с уравнением Стокса. Недостатком метода является длительность определения при низкой плотности и высокой дисперсности. В этом случае седиментацию проводят в поле центрифуги.

Адсорбционный метод. Основан на определении объема или массы газа обычно гелия на измеряемой поверхности виде мономолекулярного слоя. С этой целью порошок пигмента предварительно вакуумируют при повышенной температуре.

Кинетический метод. Основан на измерении сопротивления прохождению воздуха через слой порошка. Применяется для пигментов, имеющих Sуд < 1

м2/г.

Маслоемкость - своиство пигментов связано с физико-химическим процессом смачивания или растекания жидкости пленкообразующей системы по поверхности твердого тела (пигмента)

При определении маслоемкости Первого рода происходит следующие физикохимические процессы:

адсорбция молекул масла на поверхности пигментных частиц;

смачивание поверхности пигментных частиц и их агрегатов;

диффузия масла внутрь пигментных частиц, смачивание и заполнение

внутренней структуры пигментных агрегатов.

При определении маслоемкости второго рода происходит образование объемных оболочек из молекул масла вокруг пигментных частиц, благодаря чему они приобретают подвижность, а вся система переходит в текучее краскоподобное состояние.

Укрывистость - способность пигмента в смеси с пленкообразующей системой делать невидимым цвет окрашиваемой поверхности.

В соответствии с гост укрывистость – количество пигмента, которое надо нанести на поверхность 1м2, чтобы при нанесении его тонким равномерным слоем в смеси с пленкообразующей системой сделать невидимым цвет окрашиваемой поверхности. Размерность показателя - г/м2

КРОЮЩИЙ ЭФФЕКТ ОБУСЛОВЛЕН ТРЕМЯ ОПТИЧЕСКИМИ ЯВЛЕНИЯМИ В ПИГМЕНТИРОВАННОМ ПОКРЫТИИ

Рассеяние света характерно для белых пигментов, поглощение для черных и хроматических, а отражение — для специальных белых и металлических пигментов.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КРОЮЩУЮ СПООСООБНОСТЬ

Разность между ы коэффициентами преломления пигмента и пленкообразователя.

Количественная зависимость укрывистости от этого фактора

Исходя из уравнения Френеля, чем больше разница коэффициентов преломления тем меньше Іпр и при определенном значении а ,т.е. -> 0 достигается кроющий эффект.

Взависимости от значения различают 3 группы пигментов:

0,4-0,5 - высококроющие пигменты;

0,2-0,4 - пигменты с умеренной кроющей способностью;

< 0,2 - пигменты с низкой кроющей способностью ((полупрозрачные, лессирующие, транспарентные).

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КРОЮЩУЮ СПОСОБНОСТЬ

Коэффициенты рассеяния и поглощения света

Чем выше интенсивность процессов рассеяния и поглощения света, тем выше кроющая способность пигментов.

Количественную зависимость укрывистости от этих факторов установили Гуревич, Кубелка и Мунк. В основе их теории (ГКМ) лежит представление о прохождении световых лучей от поверхности через пигментированное покрытие и обратно, от субстрата к поверхности

СХЕМА ПРОХОЖДЕНИЯ СВЕТОВЫХ ПОТОКОВ ЧЕРЕЗ ПИГМЕНТИРОВАННОЕ ПОКРЫТИЕ

Световой поток і, проходя через элементарный слой пигментированного покрытия dx, ослабляется на величину di. j-dj Ослабление происходит за счет поглощения в слое kidx, где к - коэффициент поглощения и рассеяния - sdx, где s – коэффициент рассеяния. dx одновременно происходит усиление потока i за счет рассеяния светового потока j, т.к. свет рассеивается во всех направлениях, в том числе в направлении, совпадающим с направлением потока і. Аналогичным образом формируется ослабление и усиление светового потока идущего от субстрата - j.

ЗАВИСИМОСТЬ КРОЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОТ ДИСПЕРСНОСТИ

Кроющая способность

В области 1 возрастание кроющей способности обусловлено возрастанием удельной поверхности и, соответственно, интенсивности рассеяния или поглощения света.

При достижении определенной дисперсности имеет место максимум рассеяния света и максимум на кривой.

Цвет

Цвет любого окрашенного тела возникает за

счет взаимодействия белого света, представляющую собой сумму электромагнитных колебаний с длинами волн от 380 до 720нм с телом, в результате которого из белого света вычитается часть колебаний и отраженный свет воспринимается глазом как цвет. Формирование цвета по вычитательному принципу называют субтрактивным.

Влияние поглощенного света на цвет объекта

Стандартизация трехмерных колориметрических систем была осуществлена Международной комиссией по освещению (МКО) еще в первой половине ХХ века.

За основу в первой трехмерной модели были приняты три спектральных первичных цвета - синий. красный и зеленый. обозначаемые буквами и выбранные не случайно, а исходя из физиологических особенностей

человеческого зрения. Система ВСВ основывается на принципе, что любой цвет может быть получен при сложении трех первичных. взятых в определенных соотношениях.

Если расположить первичные цвета в пространстве в виде векторов, исходящих из одной точки, то любой цвет С может быть, выражен следующим соотношением

Практически одновременно с трехмерной системой НВСВ была введена колориметрическая система ХУZ. В ней за основу взяты цвета, линейно связанные с красным. зеленым и синим и не существующие в реальности. — Вся область существующих цветов находится внутри прямоугольного треугольника.

Преимущество системы ХУZ по сравнению с RGВ заключается в том, что все цветовые координаты имеют положительные значения.

КРАСЯЩАЯ, РАЗБЕЛИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ Красящая способность (интенсивность) - способность хроматических пигментов передавать свою окраску другим пигментам.

Для белых пигментов - разбеливающая способность.

Факторы, определяющие красящую и разбеливающую способность

Коэффициент поглощения определенной части спектра белого света - чем он выше, тем выше красящая способность,

Коэффициент рассеяния для белых пигментов - чем он выше, тем выше разбеливающая способность;

Дисперсность - чем выше дисперсность, тем выше красящая способность, т.к. при этом возрастает удельная поверхность пигмента

БЕЛИЗНА

Белизна - степень приближения цвета пигмента к идеально белому. Обычно в качестве такого эталона принимают белизну бланфикса - синтетического сульфата бария. Коэффициент отражения от этого эталона принимается за 100%, а белизну пигмента определяют в % от эталона.

Светостойкость - способность пигмента сохранять свои свойства после длительного воздействия света.

Этот показатель определяет возможность длительной эксплуатации покрытий, наполненных пигментом, в атмосферных или других условиях интенсивного светового воздействия.

Светостойкость пигментов определяет их назначение. Пигменты с низкой светостойкостью могут использоваться в ЛКМ для покрытий, эксплуатирующихся внутри помещений.

В процессе светового воздействия наиболее уязвимым является цвет пигментов. Изменение цвета может происходить в результате химических или кристаллохимических превращений.

Химический состав. Наиболее подвержены изменениям при действии света пигменты,

содержащие металлы переменной валентности. Например, пигменты хроматы металлов:

Кристаллическая структура. Чем более дефектна и ассиметрична кристаллическая структура, тем более неравновесна в энергетическом плане поверхность частиц и тем ниже светостойкость.

Дисперсность. Чем выше дисперсность и соответственно, удельная поверхность, т.е. поверхность, взаимодействующая со светом, тем ниже светостойкость.

Форма частиц. Чем большей энергетической активностью обладает поверхность частиц при их различной форме, тем ниже светостойкость.

Модификация поверхности. Поверхностная обработка пигментных частиц оксидами алюминия, цинка и других металлов приводит к снижению интенсивности электронных переходов и повышению светостойкости

ОБЪЕМНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПИГМЕНТОВ (ОСП)

СТРУКТУРА ПОКРЫТИЙ ПРИ РАЗЛИЧНОМ ОСП

При увеличении ОСП в покрытиях имеют место различные структурные изменения: 1 - при осп = 0 структура покрытия представляет собой непрерывную фазу (континуум) пленкообразователя; 2 - при ОСП меньше некоторого критического значения (КОСП) структура покрытия

представляет собой континуум пленкообразователя с включенными отдельными частицами пигмента;

3 - при ОСП = ОСП в покрытии возникает континуум пигментной фазы, т.е. частицы пигмента начинают контактировать друг с другом; 4 - при ОСП > ОСП в покрытии разрушается континуум фазы пленкообразователя и

структура покрытия представляет собой минеральную фазу с вкрапленными в нее отдельными фрагментами пленкообразователя

Вид зависимостей, характеризующих изменение прочностных свойств и проницаемости покрытий от ОСП

Связывание коррозионоактивных агентов Увеличение количества полярных групп в молекулах пденнпобразпвателен поОд действием пигментов, содержащих окисляющие ионы. Таким действием обладают пигменты на основе хроматов цинка — цинковые крона:

В результате появления кислородсодержащих полярных групп в покрытии увеличивается интенсивнлсть всех типов межмолекулярного