Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Технология пигментов и красителей. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 162 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

Таблица 1

Наполнитель

Показатель

преломления

Белый пигмент

Показатель

преломления

СаСО3

1,58

Литопо н (30 %)

1,84

Китайская глина

1,56

Цинковые белил а

2,01

ВаSO4

1,64

Титановые белила:

Анатазная форма Рутильная форма

2,55 2,76

Вид пигментированного

красочного материала

Характеристика

Масляные краски

Представляют собой суспензии неорганических пигментов и наполнителей, содержащиеся в составе высыхающих масел или олиф и выпускающиеся в промышленном масштабе в пастообразном и жидком состояниях. Область применения: живопись, окраска деревянных, металлических поверхностей

Эмалевые краски

Представляют собой лакокрасочные материалы, в состав которых вхо дят дисперсии пигментов, наполнителей и специальных добавок в объеме пленкообразователя и органических или водных растворителей. Область применения: верхние слои поверхности. После высыхания эмалевое покрытие представляет собой непрозрачные пленки с различной фактурой и блеском, стойкие к атмосферным воздействиям, воде, а в иных случаях к кислотам, щелочам, маслам и бензину (специализированные эмали)

Водоразбавляемые краски

Представляет собой дисперсии гидрофильных пленкоообразователей или гидрофобных полимеров в воде. Разделяются на акриловые латексные краски (основой являются водные дисперсии акриловых смол), силикатные краски (основой является жидкое калиевое стекло), силиконовые краски (основой являются водные дисперсии силиконовых смол), цементные краски (минеральные краски на основе цемента), известковые краски (основой является гашеная известь)

Показатели преломления некоторых наполнителей и белых пигментов

Таблица 2

Классификация пигментированных красочных материалов

Окончание табл. 1

Вид пигментированного

красочного материала

Характеристика

Порошковые краски

Представляют собой смесь пигментов и наполнителей с сухими органическими пленкообразователями, которые в процессе оплавления образуют однородный монослой на поверхно сти изделия

Шпатлевка

Представляют собой вязкотекучие и пастообразные высоконаполненные лакокрасочные материалы, состоящие из пленкообразователя, природного пигмента и наполнителя и содержащиеся в малом количестве растворителя; предназначены для заделки швов, устранения шероховатостей, выбоин, неровностей поверхности

Грунтовка

Представляет собой смесь противокоррозионных пигментов с наполнителями в пленкообразователе, обладающую высокой адгезионной способностью к окрашиваемой поверхности; предназначена для создания прочного сцепления покрытия с подложкой и вышележащим слоем и для защиты от коррозии

Керамические краски

Представляют собой смесь пигментов (различных оксидов, алюминатов, силикатов металлов) с флюсами (легкоплавкими стеклами)

Эмали

Представляют собой легкоплавкие стекла, окрашенные термостойкими неорганическими пигментами. Область применения: окрашивание керамических или металлических изделий при высоких температурах. Такой вид эмалей к лакокрасочным материалам не относится

Люстровые краски

Представляют собой органические лаки, содержащие в своем составе соли тяжелых металлов (железа, висмута, титана и др.) и способные образовывать после термической обработки на стекле или на глазур ованной поверхности керамического изделия тончайшую цветную пленку

ГЛАВА 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПИГМЕНТОВ

По происхождению

По назначению

По цвету

По химическо-

му составу

Природные

(измельченные

горные породы

и минералы)

Декоративные

Ахроматич еские

(белые, серые,

черные)

Оксиды

Синтетические,

полученные

в ходе протекания

химических

реакций

Защитно-декоративные

Хроматические

(цветные)

Соли

—

Защитные

(противокоррозионные)

—

Металлы

—

Целевого назначения

—

Цвет пигмента

Назначение пигментов

Пигмент

Ахро матические

Белые

Декоративно-защитные

1. Диоксид титана

2. Цинковые белил а

3. Литопо н

Противокоррозионные

1. Свинцовые белила

2. Фосфат цинка

Классификация неорганических пигментов приведена в табл. 3.

Таблица 3

Классификация неорганических пигментов

Органические пигменты в отличие от неорганических обладают только декоративными свойствами, и принято их группировать по цвету и классам органических соединений.

Для получения более полного представления о пигментах, их цветах и назначении часто используемые в различных сферах хозяйственной деятельности представители пигментированных материалов сведены в табл. 4.

Таблица 4

Классификация пигментов по назначению

Продолж ение табл. 4

Цвет пигмента

Назначение пигментов

Пигмент

Ахро матические

Белые

Целевого назначения

1. Гидроксид алюминия

2. Сульфат бария

3. Алюминат цинка

4. Сульфид цинка

5. Титанат магния

6. Титанат алюминия

7. Борат бария

1, 2. Типографские 3, 4. Для светотехнических составов 5, 6. Термостойкие

7. Бактерицидные

Черные

Декоративно-защитные

1. Технический углерод (сажа, черни)

2. Смешанный оксид железа (II, III)

Противокоррозионные

―

Целевого назначения

1. Титанат железа (III)

2. Титанат меди

3. Титанат кобальта

1, 2, 3. Термостойкие, для художественных красок

Хро матические

Желтые

Декоративно-защитные

1. Свинцовый крон лимо нный

2. Свинцовый крон желтый

3. Цинковый крон малярный

4. Желтый железооксидный пигмент

5. Природная

и синтетическая охра

Противокоррозионные

1 .Стронциевый крон

2. Цинковый крон грунтовый

3. Цианамид свинца

4. Бариево-калиевый крон

Окончание табл. 4

Цвет пигмента

Назначение пигментов

Пигмент

Хро матические

Желтые

Целевого назначения

1. Титанат никеля

2. Титанат железа (II)

3. Кадмопон.

4. Сульфид кадмия.

1, 2, 3. Термостойкие 1, 2, 3, 4. Для художественных

красок

Красные

Декоративно-защитные

1. Синтетические железооксидные пигменты

2. Природный сурик

3. Природный крон

4. Природная мумия

5. Свинцово-молибдатный

Противокоррозионные

Свинцовый сурик

Целевого назначения

1. Оксид меди (I)

2. Сульфид-селенид кадмия

1. Противообрастающие

2. Для художественных красок

Оранжевые Декоративно-защитные

―

Противокоррозионные

Свинцовый оранжевый крон

Целевого назначения

―

Синие

Декоративно-защитные

1. Железная лазурь

2. Ультрамарин

Противокоррозионные

―

Целевого назначения

Алюминат кобальта

Термостойкие, для ху дожественных красок

Зеленые

Декоративно-защитные

1. Оксид хр ома

2. Изумрудная зелень

3. Смешанные зелени

(желтые + синие)

Противокоррозионные

Фосфат хрома

Целевого назначения

1. Хромат кобальта

2. Титанат хрома

3. Смешанные оксиды

(СоО∙nZnOи др.)

Термостойкие, для ху дожественных красок

ГЛАВА 3. СВОЙСТВА ПИГМЕНТОВ

Группа свойств

Показатель качества пигмента

Физические

1. Показатель преломления света

2. Плотность. 3. Твердость

4. Кристаллическая структура

5. Цвет. 6. Форма и размер частиц

7. Удельная поверхность

8. Насыпная плотность

9. Растворимость

Химические

1. рН водной вытяжки

2. Стойкость к воде

3. Стойкость к кислотам и щелочам

4. Реакционная способность

5. Кислотно-основные свойства поверхности

Физико-химические

1. Смачиваемость (гидрофильность или олефильность)

2. Адсорбционная способность поверхности

3. Светостойкость

4. Фототропность

5. Плотность и пр очность упаковки частиц в агрегатах

6. Фотохимическая способность

7. Способно сть изменять электродный потенциал

поверхности (пассивация)

Технологические

1. Кроющая способность (укрывистость)

2. Интенсивность (красящая способность)

3. Диспергируемость

4. Структурирующая способность

5. Маслоемкость

6. Атмосферостойкость

7. Критическое объемное содержание

8. Совместимость с другими

составляющими красителя

Экологические

1. Безвредность. 2. Безотходные технологии

В зависимости от назначения пигменты должны обладать рядом свойств, которые при окраске изделия сохраняют свои положительные характеристики длительное время, стремясь к долговечному использованию. С этой целью основные показатели пигментов были сгруппированы по характерным признакам (табл. 5).

Таблица 5

Классификация показателей пигментов по характерным признакам

В основном обладателями пигментных свойств являются оксиды, гидроксиды, соли (средние, основные) металлов, в большей степени переменной валентности, такие как: хром, железо, титан, свинец.

На качество красящих свойств пигмента влияет кристаллическая структура и размер красящих частиц, поэтому для получения пигмента нужного оттенка и насыщенности в технологическом процессе используют зародыши кристаллизации и стабилизирующие вещества. Внедрение в кристаллическую решетку ионов других металлов, схожих по своей химической природе с исходными элементами, также приводит к улучшению как красящей способности, так и защитных и эксплуатационных свойств.

Коллоидные частицы пигмента склонны к коагуляции, для устранения этого явления в пигментные системы вводят внешние модификаторы, которые, осаждая на поверхности частиц пигмента оксиды кремния или алюминия, снижают запас поверхностной энергии частиц, тем самым предотвращая протекание коагуляционных процессов, а также снижая фотоактивность и другие нежелательные эффекты. Также модификаторы облегчают процесс диспергирования компонентов, входящих в состав красящей системы. В этом случае в качестве модификаторов чаще применяются органические ПАВ.

3.1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ

И ПРИРОДА ПОВЕРХНОСТИ ПИГМЕНТОВ

Пигментами могут быть неорганические и органические вещества различных классов. Однако в декорировании стеклоизделий и керамики наиболее интересны неорганические пигменты. Они помимо декоративно-защитных свойств обладают таким ценным качеством как устойчивость к высоким температурам. Синтетические неорганические пигменты ― это в основном оксиды, гидроксиды металлов с различ- ной степенью валентности, средние и основные соли.

В качестве синтетических пигментов используют оксиды титана, хрома, железа, цинка, смешанные оксиды железа (степень окисления ― II, III) ― Fe3O4 и свинца (степень окисления ― II, IV) ― Pb3O4, смешанные оксиды титана и никеля, кобальта и цинка, кобальта и алюминия, железа и цинка, железа и кальция и т.д. Из солей наиболее распространены хроматы цинка, стронция, кальция, бария, свинца. Варьирование свойств пигментов зачастую осуществляется синтезом смешанных солей, являющихся либо смешанными кристаллами, либо твердыми растворами (сульфохроматы свинца, сульфоселениды кадмия).

В качестве пигментов могут выступать простые вещества: порошкообразный свинец, алюминий, цинк, технический углерод.

Широко используются природные пигменты, в основном оксиды железа (III) с разной степенью гидратированности и с содержанием примесей (25…60 %).

Практически во всех случаях пигменты – это не индивидуальные химические соединения, а технические вещества переменного состава. На свойства пигментов помимо химического состава массы частиц оказывают значительное влияние кристаллическая структура, дисперсность и поверхностные свойства.

В составе пигмента содержатся примеси, имеющиеся в исходном сырье, побочные продукты реакции, адсорбированные компоненты реакционных растворов, модификаторы. Последние могут входить в кристаллическую решетку основного вещества пигмента или находиться на его поверхности (поверхностные или внешние модификаторы). Поверхностные модификаторы изменяют свойства вещества, но на его структуру влияния не оказывают.

Состав поверхностного слоя отличен от среднего химического состава массы частиц. Это связано и с технологией изготовления пигмента, и с влиянием окружающей среды на него. Существенно меняют свойства оксидов титана и цинка гидратационные процессы, протекающие на поверхности пигментов, или окисление поверхностей металлических порошков кислородом воздуха.

Основное вещество в пигменте, а также примеси, содержащиеся в нем, должны быть инертными, и даже при повышенных температурах окрашенные покрытия не должны разлагаться и вступать в химические взаимодействия с водой, растворителем, пленкообразователем и другими пигментами. Однако к поверхностным слоям пигментированных частиц это условие не относится. В этом случае на границе раздела фаз пигмент ― пленкообразователь желательно протекание хемосорбции. Поверхностные химические соединения не имеют определенного состава и, следовательно, не являются самостоятельной фазой, что позволяет атомам и ионам твердого тела вступать в поверхностную реакцию с пленкообразователем, при этом связи с атомами и ионами кристаллической решетки они не разрывают.

На поверхности пигмента имеются центры, обладающие кислотным или основным характером, которые и определяют ее химические свойства. В зависимости от количественного содержания, соотношения и силы кислотные и основные центры придают поверхности пигмента нейтральные, кислые, основные или амфотерные свойства.

Пигменты, имеющие одинаковый химический состав, могут иметь различные химические свойства поверхности. Это связано с условиями производства, введением модифицирующих добавок и последующей поверхностной обработкой пигмента. К примеру, диоксид титана в чистом виде является амфотерным оксидом, при модифицировании его оксидом цинка становится основным, а при поверхностной обработке соединениями кремния приобретает кислотный характер.

Химические свойства поверхности частиц пигмента влияют на его смачиваемость, диспергируемость, агрегативную устойчивость, адсорбционную способность. Также от химических свойств поверхности зависит цвет, фотохимическая активность и противокоррозионные свойства пигмента.

3.2. КРИСТАЛЛИЧНОСТЬ СТРУКТУРЫ ПИГМЕНТОВ

Все пигменты, как неорганические, так и органические, являются кристаллическими веществами. Кристаллическим состоянием структуры пигмента определяются большинство физических и технических его свойств.

Кристаллы бывают атомными, ионными, молекулярными и металлическими. Тип кристаллов определяется видом структурных элементов и доминирующим характером связи между ними. Хотя среди пигментов наблюдаются кристаллы со всеми видами связи, но в большинстве случаев в них преобладает ковалентный характер связи, т.к. по своей природе большая часть пигментов является солями и оксидами. Это в большей степени относится к неорганическим пигментам. В случае с органическими пигментами преобладают кристаллы с молекулярным характером, основанным на межмолекулярном притяжении молекул. Доминантная связь в кристалле определяет такие его свойства, как твердость, температура плавления, прочность, электропроводимость и т.д.

Кристаллы пигментов имеют различные дефекты кристаллической решетки. Они бывают точечные, линейные, поверхностные объемные. Дефекты кристаллической решетки независимо от вида способны изменять свойства пигмента. Точечные дефекты оказывают значительное влияние на цвет кристаллов, плотность, электропроводимость, показатель преломления света, магнитные свойства. Наличие даже небольших количеств посторонних атомов в кристаллической решетке пигмента может привести к фототропии (обратимого изменения свойств кристалла под действием света). Примером может служить диоксид титана

в анатазной модификации. Примеси хрома, железа, никеля, содержа-

Цвет поглощенного

света

Длина волны, нм

Цвет вещества

Фиолетовый

Синий

Голубовато-зеленый

Зеленый

Желто-зеленый

Оранжевый

Красный

400…435 435…490 490…510 510…560 560…580 595…610 610…750

Желто-зеленый

Желтый

Красный

Пурпурный

Фиолетовый

Зеленовато-голубой

Сине-зеленый

щиеся в его структуре, под действием света изменяют окраску пигмента на коричневый цвет, исчезающий в темноте.

Поверхностные дефекты принадлежат к макродефектам, отличающимся мозаичным строением структуры кристаллов. Выходя на поверхность кристаллов, поверхностные дефекты и дислокации делают ее неоднородной и нарушают упорядоченное расположение атомов или ионов в кристаллической решетке. Эти участки поверхности кристалла можно отнести к аморфным, обладающим повышенным запасом поверхностной энергии, что отвечает за прочностные характеристики пигмента.

3.3. ЦВЕТ ПИГМЕНТОВ И ЕГО ИЗМЕРЕНИЕ

Цвет пигментов определяется комплексом явлений рассеяния и поглощения света их частицами. Частицы пигмента способны селективно поглощать свет на каком-нибудь участке видимой области спектра электромагнитных волн, в результате чего рассеянный свет, попадая в орган зрения человека, вызывает ощущение цвета. Зависимость цвета вещества от цвета длины волны поглощенного света представлена в табл. 6.

Таблица 6

Зависимость цвета вещества от цвета длины

волны поглощенного света

Основополагающими теориями цвета являются теории о трехцветных цветовых ощущениях Юнга―Гельмгольца (Т. Юнга и Г. Гельмгольца) и Э. Геринга. Первые утверждали, что в глазу имеются рецепторы, способные воспринимать красный, зеленый, синий цвета, а полу-

<<< < Предыдущая 12 / 162 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]