Файл: Голомб, Л. М. Физико-химические основы технологии выпускных форм красителей.pdf

суспензий пигментов. Другие приборы этой группы непригодны для измерения дисперсных систем с размерами частиц более 15 мкм.

К приборам третьей группы, у которых вращается наружный цилиндр, а напряжение сдвига измеряется на внутреннем, относятся

теоретической предпосылкой к их созданию было выведение уравне­ ния для ньютоновского течения в зазоре между цилиндрами [04]. Серийный прибор Мак Майкла (1915 г.) [70] стал широко приме­ няться после того, как было дано математическое обоснование

тиксотропного восстановления разрушенной коагуляционной струк­ туры паст красителей и составили основу современной пенетромет­ рии [85].

Так как жидкие выпускные формы являются ыалокоисистентнымп, в конический иластометр были внесены конструктивные изменения — монтаж диска па агатовых призме и подушечке, регулировка центра тяжести диска, наличие арретира. Это способствовало значительному повышению его чувствительности н позволило осуществлять сдвиг конуса под нагрузкой 50 мг [86]. На примере паст, обладающих

Подтверждением развития пространственной сотки у дисперсных систем с относительно большой разностью Ц0 — Лм служит повышение прочности структуры Рм после предварительного механического разрушения структуры пасты перемешиванием (рис. 5.8). Кривая 1 характеризует кинетику упрочнения структуры, кривая 2 показы­ вает, что после каждого последовательного разрушения прочность структуры достигает примерно одинаковой величины Ри = 1,9— 2,2 гс/см2, что полностью отвечает условиям тиксотропного структу-

156

рпрования. Восстановление прочности структуры через сутки проте­ кает неодинаково — по мере увеличения числа разрушений прояв­ ляется тенденция к снижению предельной прочности, что можно объяснить только замедлением процесса структурообразования [45].

Изучение кинетики нарастания (или понижения) предельной прочности позволило выявить структурно-механические особенности паст для печати, которым свойственна тиксотропия. Измерение наст, обладающих относительно малой вязкостью, седиментацнонной не­ устойчивостью с весьма низкими величинами предельной прочности Рм(1—1,5 гс/см2), связано с большими экспериментальными трудно­ стями. Поэтому для изучения их тиксотропии целесообразно исполь­ зовать методы ротационной вискозиметрии.

5.3. СТАБИЛЬНОСТЬ СУСПЕНЗИЙ КРАСИТЕЛЕЙ

Вопросы теории устойчивости и коагуляции гидрофоб­ ных дисперсных систем достаточно полно освещены в трудах по кол­ лоидной химии [88—92, 107]. Условия стабильности и коагуляции коллоидных систем с позиции современных представлений, основан­ ных на рассмотрении сил взаимодействия частиц как функции их расстояния, согласно Дерягину, даны в учебнике Воюцкого [1]. Устойчивость пигментных дисперсий и способы щх стабилизации рас­ сматриваются в руководствах по теории и практике диспергирования, главным образом неорганических пигментов в неводных средах [12, 93, 94]. Однако крайне мало публикаций по изучению стабильности водных суспензий красителей и жидких выпускных форм кубовых

идисперсных красителей [95—105].

Вконце 30-х годов, разрабатывая способ получения высокодис­ персных паст кубовых красителей на коллоидной мельнице, изучали влияние диспергаторов и защитных коллоидов на их устойчивость. Готовили высокодисперсные пасты путем фракционированного раз­ бавления растворов красителей в серной кислоте или путем выделе­ ния из лейкорастворов, т. е. конденсационными способами. Устой­ чивость полученных паст объясняли наличием заряда у частиц дисперсной фазы и их сольватацией [97]. Другие исследователи, изучая условия стабилизации паст на основе Кубового голубого К

вспомогательными веществами [98], пришли к выводу, что кубовые красители заряжены в воде отрицательно и существенной характе­ ристикой паст является их электрокннетический потенциал (ЭКГ1), на который влияют добавки ПАВ; при этом увеличивается их дис­ персность и устойчивость. Исследовались не сами пасты, а их 1%-иые суспензии и отдельные свойства, а не вся система как единое целое.

Г1о современной теории устойчивости лиофобных коллоидов, к которым относятся микрогетерогенные системы — водные суспен­ зии красителей рассматриваемых классов, между частицами дей­ ствуют электрические силы притяжения и отталкивания, зависящие от величины ЭКП на поверхности частиц. На величину ЭКП влияют химическое строение красителей, концентрация электролитов и их валентность, pH среды, тип и концентрация ПАВ и т. д.

157

Электрокинетические свойства красителей исследованы очень мало. Трем и Беннииг [99], изучая миграцию тонкодисперсных кубо­ вых красителей при хранении ткани на роликах или при их сушке, исследовали электрокинетические свойства некоторых полицикличе­ ских красителей методом подвижной границы в приборе типа Кена. Тенденция красителей к миграции обусловлена необычно высокой устойчивостью водных суспензий (основная масса частиц имеет диа­ метр <; 0,2 мкм) к флокуляции различными электролитами. Основной причиной этой стабильности является сольватация частиц (табл;. 5.3).

Таблица 5.3

Сольватация полициклических кубовых красителей в присутствии различных электролитов [99]

С т е п е н ь с о л ь в а т а ц и и S суспензии оценивалась как отношение экспериментально установленной концентрации хлори­ стого натрия, требуемой для начала флокуляции, к вычисленной величине, необходимой для получения того же эффекта у гипотетиче­ ской несольватированной суспензии при этом же потенциале. Крите­ рий для начальной флокуляции несольватированной водной суспен­

зии определяли эмпирическим уравнением £2 = 1,74-104 (j/Г ) (где Г — сумма произведений молярных концентраций присутствующих ионов и квадратов соответствующих валентностей).

158

Величина S колеблется в зависимости от строения красителя, а также от положения катиона в лиотропном ряду [1]. Для каждого красителя она примерно постоянна в случае электролитов типа 1-1, но резко падает с увеличением валентности, приближаясь к —2 для трехвалентпых катионов (А13+).

Для исследования электрокипетических свойств дисперсных кра­ сителей антрахипонового ряда [100] авторы работы [101] использо­ вали более совершенный метод микроэлектрофореза и установили, что красители этого класса обладают отрицательным ЭКП в воде и в большинстве водных растворов ПАВ (табл. 5.4).

Таблица 5.4

ЭКП (в мВ) некоторых дисперсных красителей в растворах индифферентных электролитов

В случае трехвалентпых катионов увеличение концентрации последних вызывает перезарядку тройного слоя вокруг частиц и изменение ЭКП по знаку. В растворах ПАВ изменение ЭКП опре­ деляется их типом (табл. 5.5).

Обнаружено, что в присутствии электролитов ЭКП понижается, но интенсивность этого воздействия зависит от pH растворов; в при­ сутствии анионактивных ПАВ наиболее сильное понижение ЭКП наблюдается в кислой среде.

Суспензии красителей должны оставаться стабильными во вре­ мени. Это в значительной мере зависит от температуры и продолжи­ тельности крашения, концентрации красителя, электролитов и ПАВ,

159