Химический состав поверхности.

Кристаллическая структура. Чем более симметричная, плотная и без­дефектная структура, тем меньше свободная энергия кристалла и тем меньше ФХА.

Форма частиц. Пигмент с формой частиц, отвечающей минимальному запасу свободной энергии будет иметь пониженную ФХА.

Дисперсность. Чем выше дисперсность и, соответственно, выше удель­ная поверхность пигмента, в том числе поверхность взаимодействия со све­том и пленкообразовагелем, тем выше ФХА. Данные, иллюстрирующие сильное действие этого фактора для цинковых белил приведены ниже:

Размер частиц, мкм 0, 2 0, 42 0, 5

Начало меления после светового воздействия, час 70 390 650

В связи с таким влиянием дисперсности на ФХА существует понятие оптимального размера частиц, т.к. при возрастании дисперсности другие важнейшие свойства (кроющая и красящая способности) возрастают. Поэто­му, оптимальный размер частиц это когда при возрастании дисперсности кроющая и красящая способность достигли высоких значений, а ФХА еще достаточно мала (рисунок 25).

Рисунок 25 - График, иллюстрирующий понятие оп­тимального размера частиц

Методы определения.

Определение степени меления. Покрытие подвергают ускоренному светостарению, а затем оценивают блеск или количество мелящих (крася­щих) частиц пигмента, налипающих на черную бумагу под давлением на специальном приспособлении.

Определение интенсивности окисления пленкообразователя в присут­ствии пигмента в среде окислителя (O₂) путем измерения парциального дав­ления кислорода в реакционной ячейке, куда помещается покрытие, подвер­гающееся интенсивному воздействию света.

Оп ределение интенсивности обесцвечивания красителя, контактирую­щего с пигментом при облучении реакционной системы стандартным источ­ником света.

1.3.10 Маслоемкость

Это свойство пигментов связано с физико-химическим процессом сма­чивания или растекания жидкости пленкообразующей системы по поверхно­сти твердого тела (пигмента). По определению смачивание - динамический процесс замены поверхности раздела твердое (т) - газообразное (г) на по­верхность (т) - жидкое (ж), сопровождающийся вытеснением с поверхности пигмента ранее адсорбированных газов и жидкостей. Условия равновесия после смачивания определяются энергетическими характеристиками, входя­щими в уравнение Лапласа:

Чем лучше жидкость смачивает твердое тело, тем меньше θ. Для этого приняты значения 0< θ < 90°. Если жидкость плохо смачивает твердое тело, то 0> 9О°.

Основными параметрами, определяющими θ являются энергетические характеристики межфазных границ раздела. В зависимости от смачиваемости пигментов водой и органическими жидкостями различают гидрофильные пигменты (диоксид титана, цинковые белила, силикатные и карбонатные на­полнители) и гидрофобные (железная лазурь, технических углерод, тальк). Данная характеристика важна, т.к. она определяет предпочтительную приро­ду пигментов и наполнителей для водоразбавляемых (гидрофильные пигмен­ты) и органорастворимых (гидрофобные пигменты) ЛКМ.

Основным параметром, определяющим скорость процесса смачивания, является развитость внутренней (инфра) структуры пигментных частиц, ко­торые представляют собой агрегат кристаллов или еще более крупные агре­
гаты (стр. 12), внутри которых содержится воздух, ранее сорбированные па­ры воды. На рисунке 27 схематично показана структура агрегата.

Рисунок 27 - Структура пигментной частицы

Если скорость смачивания внешней поверхности частицы сравнительно велика, то для смачивания элементов внутренней структуры требуется значи­тельно больше времени. Соответственно, чем меньше диаметр пор и капил­ляров, тем медленнее будет идти процесс смачивания и, если диаметр пор меньше размера молекул смачивающей жидкости, то заполнение внутренней структуры частицы не происходит.

Количественно смачивание пигментов пленкообразующим веществом, в качестве которого принято брать отбеленное льняное масло, характеризует­ся показателем «маслоемкость».

Маслоемкость первого рода - количество льняного масла, необходимое для получения из 100г сухого пигмента пластичной массы (пасты) - в виде комка из слипшихся частиц. Определение ведут методом, аналогичным тит­рованию, добавляя масло медленно, по каплям. Расчет маслоемкости (М) ве­дут по формуле:

где: а - объем масла;

р - плотность масла;

Н - навеска пигмента.

Размерность маслоемкости - г масла/100г пигмента.

Маслоемкость второго рода - количество льняного масла, необходимое для получения из 100г сухого пигмента краски малярной консистенции.

При определении маслоемкости первого рода происходит следующие физико-химические 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.

Факторы, влияющие на маслоемкость

Химический состав поверхности пигментных частиц, наличие актив­ных центров (стр.12 - 13), — определяет адсорбцию молекул смачивающей жидкости и смачивание.

Дефектность кристаллической структуры. Чем она выше, тем выше ад­сорбционная активность поверхности пигментных частиц, тем выше масло- емкость.

Дисперсность. Чем выше дисперсность и удельная поверхность пиг­ментной фазы (стр. 15), тем больше поверхность взаимодействия с молекула­ми масла, тем выше маслоемкость.

Развитость внутренней структуры пигментных ащегатов. Чем больше объем внутренней структуры, тем выше маслоемкость.

Форма частиц. Чем более неправильная форма частиц (игольчатые, че­шуйчатые), тем больше надо масла для образования объемных оболочек во­круг пигментных частиц, чтобы они заскользили друг относительно друга, тем больше маслоемкость второго рода.

Влияние различных факторов на значение маслоемкости иллюстриру­ют данные таблицы 1:

Показатель маслоемкость используют на практике для различных це­лей:

для сравнительной оценки дисперсности и развитости внутренней структуры пигментных агрегатов;

как первичная рецептура лакокрасочного материала в части соотноше­ния пленкообразующая система/минеральная фаза;

для определения расхода пленкообразующей системы; для первичной качественной оценки реологических свойств краски, со­держащей испытуемый пигмент;

для расчета рецептур пигментированного ЛКМ, оптимальных для. эф­фективного диспергирования.

В связи с появлением водоразбавляемых пленкообразующих систем, а также пленкообразователей значительно отличающихся от льняного масла, назначение показателя (как рецептурной основы) утрачивается.

1.3.11 Абразивность пигментов

Абразивность, или истирающая способность, является одной из отри­цательных характеристик пигментов. При измельчении пигментов, размоле и микронизации, перетире (диспергировании), непрерывном транспортирова­нии в шнеках и трубопроводах происходит значительный износ рабочих по­верхностей оборудования. Продукты истирания загрязняют пигменты и ла­кокрасочные материалы «намолом» или «натиром», часто имеющим цвет ла­кокрасочных материалов, электрические, защитные и другие свойства по­крытий. При диспергировании абразивных пигментов затрачивается большое количество энергии и многократно возрастает расход размалывающих рабо­чих тел (шаров в шаровых мельницах, поверхности валков краскотерочных машин и, особенно, стеклянного бисера в бисерных машинах), а также кор­пусов мельниц и сопел распылителей при окраске распылителем.

Абразивность пигментов зависит от минералогической твердости ве­щества, а также формы и размеров - полидисперсности частиц. Твердость минералов определяется сопротивлением их поверхности к царапанию и оценивается по 10-балльной шкале Мооса:

Наибольшей абразивностью обладают кристаллы, обломки и сростки кристаллов изометрической формы.

Абразивность пигментов количественно оценивают по уменьшению массы пластинки (диска) из талька, истираемой за 1 мин навеской пигмента 1г в стандартных условиях. В зависимости от формы и размера частиц и ус-

ловий их термической и механической обработки истирающая способность (в мг/мин) разных образцов пигментов колеблется в широких пределах:

Диоксид титана 3-18

Желтые железооксидные пигменты 5-30

Железный сурик 10-80

Оксид хрома 13-15

Крон свинцовый 3-5

1.3.12 Диспергируемость

Способность пигмента подвергаться диспергированию (в тех или иных средах) можно оценивать по дисперсности, достигаемой в результате обра­ботки пасты в каком-либо диспергаторе в течение установленного времени. Обычно для этой цели используют бисерные диспергаторы, наиболее рас­пространенные в технологии пигментированных материалов. Дисперсность определяется по прибору «Клин».

Диспергируемость пигментов можно оценивать также по изменению красящей способности в процессе диспергирования. Для оценки изменения красящей способности хроматических или черных пигментов пробы пиг­ментной пасты, отобранные через определенные промежутки времени, сме­шивают с постоянным количеством пасты белого пигмента. Для оценки из­менения разбеливающей способности белых пигментов исследуемые пробы смешивают соответственно со стандартной пастой какого-либо хроматиче­ского пигмента.

Изменение красящей способности, выражаемое изменением значения функции Гуревича - Кубелки - Мунка (F), описывается следующим уравне­нием:

Из уравнения (15) по экспериментальным данным легко определяется значение F„, как обратная величина углового коэффициента, и к, как обрат­ная величина отрезка, отсекаемого на оси ординат. Отношение FJk численно равно продолжительности диспергирования, необходимой для достижения ноловины предельного значения красящей способности. Это время, называе­мое сопротивлением диспергирования, является количественным критерием диспергируемости пигмента в тех или иных условиях.

Поскольку диспергируемость пигментов в среде пленкообразователя зависит не только от свойств пигмента, но и от условий диспергирования, последние должны быть стандартными. Регламентируется объем диспергато- ра, размер мелющих тел и частота вращения мешалки. Постоянным должно быть объемное наполнение контейнера диспергатора мелющими телами и объемное содержание пигмента в пасте.

2 ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПИГМЕНТОВ И ИХ СВОЙСТВА

В данном разделе пигменты характеризуются по следующим состав­ляющим:

химический состав;

кристаллическая структура - если она играет какую-то роль в мароч­ном ассортименте или применении пигмента;

химические свойства - в рамках условий практического использования в лакокрасочных материалах и покрытиях;

характерные пигментные свойства;

марочный ассортимент - общая характеристика; назначение.

2.1 Ахроматические пигменты и наполнители

К группе ахроматических пигментов и наполнителей относятся белые, черные пигменты и наполнители, имеющие оттенки близкие к белому.

2.1.1 Белые пигменты

Диоксид титана. ТiO₂. В лакокрасочной промышленности использует­ся в виде двух кристаллических модификаций: анатаз и рутил. Химически инертен и малотоксичен. Имеет максимальную кроющую способность среди белых пигментов. Имеет повышенную ФХА, особенно в кристаллической модификации анатаз, обусловленную способностью поверхности кристаллов при поглощении фотонов образовывать пару: электрон - вакансия (дырка), которые при взаимодействии с водой и кислородом воздуха образуют радик­алы, вызывающие окислительно - деструкционные процессы в пленкообра- зователях:

В кристаллической модификации рутил диоксид титана обладает ФХА. К числу особых свойств диоксида титана относится его высокая цена, т.к. его производство связано с большими затратами на защиту окружающей среды от отходов его производства. Поэтому в лакокрасочной промышленно­сти постоянно ведутся работы по уменьшению содержания диоксида титана в ЛКМ.

Пути экономии расхода диоксида титана при изготовлении ЖМ: повышение степени дисперсности при диспергировании; применение обычных и специальных наполнителей, вызывающих уве­личение размера прослоек между частицами пигмента во флокулах до δ > δ _кр за счет их внедрения между частицами TiO₂, благодаря чему они сохраняют свою оптическую индивидуальность, что дает максимум кроющего эффекта (рисунок 28);

применение высокодисперсных полимерных наполнителей (латексы полистирола), имеющих высокий коэффициент рефракции;

применение воздухонаполненных частиц - полимерные или стеклян­ные микросферы, где активное рассеяние света идет на границах поли­мер/воздух, стекло/воздух в покрытии (рисунок 29).

Марочный ассортимент диоксида титана самый обширный среди всех пигментов. Он насчитывает около 400 марок для различных областей приме­нения. Диоксид титана - пигмент общего назначения, применяется как кроющий белый пигмент в рецептурах красок, эмалей, грунтовок. Анатазный диоксид титана, вследствие высокой ФХА используется в ЛКМ, предназна­ченных для получения покрытий, эксплуатирующихся внутри помещений или других условиях, исключающих прямое попадание солнечного света. Ру- тильные марки диоксида титана - для ЛКМ любого типа. В России принята следующая индексация диоксида титана:

анатазная модификация - А -1, А - O1 и др.;

рутильная модификация- Р-1, Р-O1, Р-O2......................... Р - O14,

где комбинация цифр и буква «О» означает обработанный пигмент с различ­ным видом модификации поверхности.

Рисунок 28 - Схема, иллюстрирующая действие наполнителей - раздвигате- лей частиц диоксида титана во флокулах

Кроме обычных, серийных марок применяются ультрадисперсные мар­ки диоксида титана, имеющие размер 15 - 50 нм (наночастицы), имеющие различное назначение:

как добавки в лаки по дереву в качестве поглотителей УФ - состав­ляющей света для повышения светостойкости покрытий;

как добавки в автоэмали для получения специального декоративного эффекта «мороз» (frost effect), являющегося следствием сильной зависимости интенсивности рассеяния света от длины волны в нанодиапазоне размеров частиц - наиболее интенсивно рассеивается голубая составляющая белого света, вследствие чего доля голубого света в рассеянном свете увеличивает­ся, что придает покрытию оттенки инея;

как добавки для самообновляемых фасадных покрытий - в этом случае используются наночастицы диоксида титана с высокой ФХА, вследствии че­го при эксплуатации покрытий в атмосферных условиях идет контролируе­мая окислительная деструкция пленкообразователя с образованием водорас­творимых продуктов, которые под действием осадков смываются, в результа­те чего покрытие самоочищается от пыли и грязи.

Цинковые белила. ZnO. Пигмент щелочного характера, следствием чего является возможное взаимодействие с карбоксилсодержащими пленко- образователями (алкиды, полиакрилаты и др.), что может привести к не­контролируемому возрастанию вязкости и потере текучести красок. Если та­кое взаимодействие происходит только при формировании покрытий, это может привести к образованию дополнительных межмолекулярных связей и уплотнению структуры покрытия.

Как пигмент щелочного характера цинковые белила могут вызвать гид­ролиз пленкообразователей, содержащих легко гидролизуемые сложноэфир­ные связи, например в поливинилацетате, что сопровождается возрастанием гидрофильности и снижением водостойкости покрытий.

Цинковые белила имеют пониженную по сравнению с диоксидом тита­на кроющую способность и достаточно высокую ФХА.

Цинковые белила применяются как пигмент общего и противокоррозионно­го назначения в рецептурах JTKM, предназначенных для получения покры­тий, эксплуатирующихся внутри помещений либо в грунтовках по металлу.

Литопон. Представляет собой смесь сульфида цинка и сульфата бария ZnS + BaS0₄. Носителем пигментных свойств (укрывистость) является сульфид цинка, а сульфат бария играет роль наполнителя. Пигмент инертен, имеет невысокую кроющую способность в три раза меньшую по сравнению с диоксидом титана, пониженную светостойкость, вследствии наличия в его составе в качестве примеси оксида цинка и протекания фотохимической ре­акции окисления-восстановления с образованием металлического цинка, ко­торый окисляясь придает серый оттенок покрытию:

Пигмент общего назначения, применяется в рецептурах ЖМ для по­крытий, эксплуатируемых внутри помещений.

Сульфид цинка. ZnS. Примечательной особенностью пигмента явля­ется невысокий коэффициент поглощения в УФ - части спектра, вследствие чего его используют в рецептурах ЛКМ УФ- отверждения.

Сфен. Минерал следующего состава: Ti0₂*CaO*Si0₂, имеет кроющую способность близкую к кроющей способности диоксида титана, но высокую ФХА. Используется в рецептурах красок строительного назначения для по­крытий, эксплуатирующихся внутри помещений.

2.1.2 Белые пигменты противокоррозионного назначения

Механизм противокоррозионного действия трифосфата алюминия ана­логичен механизму действия фосфата цинка с той разницей, что он имеет бо­лее высокую комплексообразующую способность и поэтому более эффекти­вен как противокоррозионный пигмент.

2.1.2 Черные пигменты

Технический углерод (сажа). Представляет собой углерод (на 90 - 99 %) кристаллической структуры. Пигмент химически инертен.

Обладает высокой кроющей способностью (показатель укрывистости до 3 г/м²), высокой дисперсностью (размер частиц до 10 нм) и высокой ад­сорбционной способностью, особенно к сиккативам, в связи с чем масляные и алкидные краски, содержащие сиккативы требуют специальных марок тех­нического углерода. Пигмент имеет резко выраженный гидрофобный харак­теров связи с чем его применение в водных красках требует специальных ма­рок.

Марочный ассортимент технического углерода обширен. Марки отли­чаются типом используемого сырья (газовый, нефтяной, ацетиленовый) и то­почного устройства (канальный, печной, ламповый) и соответственно набо­ром свойств. Пигмент общего назначения для широкого круга пигментиро­ванных ЛKM.

Черни. Представляют собой углерод аморфной структуры, получае­мый прокаливанием без доступа воздуха различного органического сырья животного и растительного происхождения (кости животных, косточки пло­дов и т.п.). Пигменты для художественных красок.

Черные железооксидные пигменты представляют собой природные или синтетические смешанные оксиды двух- и трехвалентного железа - FeO • Fe203. Пигменты инертны, имеют высокую красящую способность. Пиг­менты общего назначения, применяются в грунтовках, эмалях, водно­дисперсионных и порошковых красках.

4.1.4 Наполнители

Наполнители - порошкообразные высокодисперсные вещества, пре­имущественно неорганической природы, обладающие пониженной кроющей способностью, низкой стоимостью или каким-нибудь специфическим свой­ством - чешуйчатой формой частиц, пламягасящим, усиливающим действи­ем и др. Основное назначение наполнителей - снижение стоимости ЛКМ, а также регулирование свойств ЛКМ (повышение вязкости, придание тиксо- тропности) и покрытий (повышение атмосферостойкости, водостойкости, ад­гезионной прочности). Наполнители специального назначения используют для придания покрытиям специальных свойств - декоративности, огнестой­кости, теплоизоизоляции, электропроводности и др.

Карбонатные наполнители - соли угольной кислоты минерального происхождения.

Карбонаты кальция - СаСO₃:

мел - наполнитель общего назначения;

мрамор - наполнитель общего назначения;

кальцит - карбонат кальция крупнокристаллической структуры, обла­дает повышенной щелочностью и способностью образовывать с кислородсо­держащими пленкообразователями химические связи и уплотнять структуру покрытия, а также поглощать кислые атмосферные газы (H₂S, S0₂). Приме­няется как усиливающий и противокоррозионный наполнитель.

Карбонат магния - MgCO₃*3H₂0 наполнитель для огнезащитных кра­сок, так как в зоне пламени выделяет СO₂ и Н₂0.

Доломит - MgCO₃*CaCO₃ наполнитель общего назначения.

Карбонат бария - ВаСO₃ обладает способностью связывать кислые ат­мосферные газы, вызывающие коррозию металлов. Применяется как напол­нитель противокоррозионного действия.

Силикатные наполнители

Силикатные наполнители природного происхождения: каолин Al O₃* Si O₂*2H₂0 - применяется как наполнитель оптимизирующий реологические свойства водно-дисперсионных красок;

тальк 3MgO*4Si0₂*H₂0 - применяется как наполнитель повышающий изолирующую способность покрытий;

слюда 2К₂О*А1₂О₃*4Si0₂ -имеет резко выраженную чешуйчатую фор­му частиц, вследствие чего применяется для повышения изолирующей спо­собности покрытий;

волластонит CaO*Si0₂*H₂0 - имеет волокнистую форму частиц, вследствии чего обладает способностью формировать армирующие структуры, усиливающие покрытие;

асбест 3MgO*2Si0₂*2H₂O*Ca0 - имеет волокнистую форму частиц и низкий коэффициент теплопроводности, используется как армирующий на­полнитель, а также в рецептурах теплоизолирующих покрытий.

Силикатные наполнители синтетического происхождения^представ­ляют собой алюмосиликаты Al₂0₃*Si0₂, MgO*Si0₂, K₂0*Al₂0₃*Si0₂, CaOSi0₂*H₂0 - высокодисперсные продукты с высокой белизной, исполь­зуются как наполнители, обеспечивающие экономию диоксида титана в красках (стр. 44).

Наполнители на основе оксидов и гидроксидов алюминия:

оксигидроксид алюминия АlO(ОН) - высокодисперсный наполнитель с высокой белизной, используется как наполнитель, обеспечивающий эконо­мию диоксида титана и оптимизирующий эксплуатационные свойства по­крытий;

тригидрат алюминия Аl(ОН)₃ - используется для покрытий понижен­ной горючести.

Кремнеземы

Наполнители на основе диоксида кремния.

Кремнеземы природного происхождеия:

кварц SiO2 - используется как наполнитель повышающй деформаци­онную прочность и износостойкость покрытий;

диатомитовый кремнезем Si0₂ - полифункциональный наполнитель для различных ЛКМ.

Кремнезем синтетического происхождения: аэросил - высокодисперс­ный наполнитель с высокой удельной поверхностью и необычно высокой ад­сорбционной способностью, используется для придания ЛКМ тиксотропных свойств.

Сульфаты бария

Барит - сульфат бария природного происхождения, наполнитель обще­го назначения.

Бланфикс - сульфат бария синтетического происхождения, высокодис­персный наполнитель с высокой белизной, принятой за 100%, по которой ка­либруются приборы для определения белизны, применяется также как на­полнитель для высококачественных ЛКМ.

Гранулированные наполнители

Наполнители различной природы с диаметром частиц от 200 мкм до 2 - 3 мм, используются для создания в покрытиях специальных декоративных эффектов из разряда «рельеф».

Кроме минеральных наполнителей для некоторых целей используют наполнители другой природы:

полимерные наполнители - высокодисперсные частицы полистирола в виде водных дисперсий, используются для экономии диоксида титана в вод­ных красках;

стеклянные чешуйки - для усиления действия светоотражающих по­крытий;

полимерные и стеклянные микросферы - для экономии диоксида тита­на и оптически активных покрытий.

2.2 Хроматические пигменты

Хроматические пигменты обычно группируют по близлежащим цветам спектра белого света.

2.2.1 Красные, оранжевые, желтые пигменты

Группу пигментов этой цветовой гаммы составляют пигменты, в хими­ческий состав которых входит хромат-ион Сг0₄², как правило, такие пиг­менты называются «крона», а также пигменты на основе оксидов железа.

Крона

Желтые свинцовые крона представляют собой изоморфные смеси хро­мата и сульфата свинца mPbCr0₄-nPbS0₄. Пигменты кристаллизуются в двух типах кристаллических систем - моноклинной (темные оттенки) и ромбиче­ской (лимонные оттенки). Свинцовые крона достаточно химически инертны, однако имеют некоторую растворимость в воде, что делает их экологически опасными как для человека так и для окружающей среды. В зависимости от соотношения m/пи кристаллической системы пигменты дают цвета от тем­но- желтых до светло-желтых, лимонных оттенков с высокой степенью ярко­сти. Пигменты общего назначения, используются для изготовления JIKM желто-красной и зеленой (в смеси с синими пигментами) гаммы. Применение пигментов ограничивается вследствие их повышенной токсичности.

Наиболее распространенные безхроматные заменители свинцовых кронов - неорганические пигменты на основе смешанных оксидов ниобия, сурьмы, титана, хрома, марганца:

NiO*SbO*TiO₂ - желтый;

Cr2O3*SbO*TiO₂ - красный;

MnO*SbO*TiO₂ - красный;

на основе ванадатов и молибдатов:

4BiV0₄*3BiMo0₆.

Органческие пигменты: хинофталоны, изоидолины, азопигменты - ис­пользуются только в полном тоне (без диоксида титана), так как в разбеле, в присутствии диоксида титана, обладающего ФХА они выцветают при экс­

плуатации покрытий в атмосферных условиях и не могут служить полноцен­ными заменителями свинцовых кронов.

Оранжевые и красные свинцовые крона

Пигменты представляют собой оксихроматы свинца mРЬСгO₄•nРЬО. Они имеют более высокую водорастворимость, чем желтые свинцовые крона и, поэтому более токсичны. Цвет пигментов зависит от дисперсности. Высо­кодисперсные оксихроматы свинца - оранжевого цвета, более грубодисперс­ные - красного. Пигменты преимущественно противокоррозионного назна­чения. Применение ограничивается вследствие повышенной токсичности.

Силикохромат свинца

Силикохромат свинца является керновым пигментом, имеющим части­цы типа ядро-оболочка. Ядро частицы состоит из диоксида кремня, а оболоч­ка из оксихроматов свинца (рисунок 30):

Благодаря присутствию значительного количества диоксида кремния пигмент менее токсичен, по сравнению с обычными оксихроматами свинца. Цвет пигмента оранжевый, применяется в качестве пигмента противокорро­зионного назначения. Применение ограничивается из-за повышенной ток­сичности.

Цинковые крона

Цинковые крона представляют собой пигменты на основе хроматов цинка:

цинковый крон грунтовочный mZnCr0₄•nZn(OH)₂;

цинковый крон малярный mZnCr0₄• nZn(OH)₂• K₂CrO₄•кН₂0;

Пигменты имеют повышенную растворимость в воде и поэтому высо­кую токсичность. Применяются как пигменты противокоррозионного назна­чения. Применение ограничивается из-за повышенной токсичности.

Стронциевый крон SrCrO₄

Бариево- калиевый крон ВаСrO₄ • К₂СrO₄.

Кальциевый крон СаСЮ₄ - противокоррозионные пигменты специ­ального назначения и ограниченного использования вследствии повышенной токсичности.

Железооксидные пгменты

В группу железооксидных пигментов входят оксиды и гидроксиды Fe²⁺ и Fe³⁺ и их смеси природного и синтетического происхождения.

Природные железооксидные пигменты - сравнительно многочислен­ная группа пигментов, различающихся цветом, химическим составом, фор­мой частиц в зависимости от месторождения. Это одни из самых первых ти­пов пигментов, который начал использовать человек в своей творческой дея­тельности, в частности в наскальной живописи.

Желтые железооксидные пигменты:

охра, сиена - представляют собой гидроксиды железа Fe³⁺ FeO(OH), содержащие до 20% примесей алюмосиликатых и других примесей.

Красные железооксидные пигменты:

железный сурик, мумия - представляют собой оксиды железа Fe³⁺ Fe₂0₃, содержащие до 20% примесей алюмосиликатов и кварца.

Коричневые железооксидные пигменты:

умбра - FeO(OH), основная примесь Мn0₂;

марс коричневый - FeOFe₂0₃. основная примесь Fe₂0₃.

Природные железооксидные пигменты имеют высокую кроющую спо­собность, свето- и атмосферостойкость, но низкую яркость цветового тона, являются пигментами общего назначения.

Синтетические железооксидные пигменты

Желтый железооксидный пигмент - FeO(OH). Характеризуется высо­кой кроющей способностью, свето - атмосферостойкостью, невысокой тер­мостойкостью - при относительно невысоких температурах 180-200°С теряет гидратную воду и переходит в безводный оксид железа:

Красный железооксидный пигмент - Fe₂0₃. Характеризуется высокой кроющей способностью, свето -, атмосферо - и термостойкостью, но невы­сокой яркостью и чистотой цветового тона. Пигмент общего назначения.

Черный железооксидный пигмент (стр. 47).

Коричневый железооксидный пигмент представляет собой механич- скую смесь красного и черного железооксидных пигментов:

Fe₂0₃ + Fe0-Fe₂0₃. Имеет свойства идентичные этим пигментам.

Железная слюдка представляет собой оксид железа Fe³⁺ - Fe₂0₃ с час­тицами чешуйчатой фрмы. Используется для повышения изолирующей спо­собности покрытий, как все чешуйчатые пигменты и наполнители.

Свинцовые пигменты

Свинцовыми пигментами называют пигменты, цвет которых обуслов­лен наличием ионов свинца РЬ²⁺, РЬ⁴⁺.

Свинцовый сурик представляет собой смешанный оксид двух - и четы­рехвалентного свинца 2РЬОРЬ0₂, структуру которого можно представить следующим образом:

Пигмент ярко оранжевого цвета, обладает непревзойденным противо­коррозионным действием. Механизм действия свинцового сурика обуслов­лен его щелочным характером и торможением коррозии на микроанодных участках поверхности стали и его комплексообразующим действием - спо­собностью образовывать с гидроксидами железа комплексные соединения с плотной структурой. Процесс включает следующие стадии:

ионизация свинцового сурика под действием воды, проникшей в по­крытие:

комплексообразование с гидроксидами железа, выделившимися на микроанодных участках поверхности:

уплотнение комплекса с образованием «пломбы» на микроанодных участках поверхности:

Пигмент высокотоксичен, применяется как противокоррозионный пиг­мент в морских покрытиях (мосты, эстакады, причалы, доки, суда и пр.).

Цианамид свинца - PbCN₂ или N=C-N=Pb. Пигмент желтого цвета, противокоррозионного назначения для специальных ЛКМ.

Плюмбат кальция - Са₂РЬ0₄. Пигмент красного цвета, противокорро­зионного назначения для специальных ЛКМ.

Кадмиевые пигменты

Желтый кадмий - сульфид кадмия CdS. Пигмент имеет высокую хими­ческую, свето - и термостойкость, используется для окрашивания пластмасс и в художественных красках.

Красный кадмий - твердый раствор сульфида и селенида кадмия CdS-CdSe. Пигмент имеет высокую свето-, термо-, и атмосферростойкость, используется для окрашивания пластмасс и в художественных красках.

2.2.2 Синие и зеленые пигменты

Железная лазурь представляет собой комплексную соль ферроциани­да железа и щелочного металла, чаще всего калия

К₄[ Fe²⁺ (CN)^ ]• Fe₄³⁺ [ Fe^2t (CN)₆ ]₃ • nH₂0, где железо находится в двух валентных состояниях Fe²⁺ и Fe³. Пигмент не- устойчив к щелочам, разлагается на ферроцианид щелочного металла и оксид железа с изменением цвета. Поэтому железную лазурь не используют в ЛКМ наносимых на щелочные субстраты (штукатурка, бетон), в водных ЛКМ с pH > 7 и в комбинации с щелочными пигментами и наполнителями. Цвет пиг­мента от светло- до темно-синего. Пигмент имеет высокую дисперсность и, вследствие этого, высокую красящую способность, а также склонность к бронзировке - появлению на синем фоне желтовато - красных переливчатых оттенков, вид которых не поддается контролю, что приводит к снижению по­требительских свойств пигмента. Эффект обусловлен явлением интерферен­ции, возникающим вследствие того, что размер частиц близок к длине волн составляющих белый свет. Поэтому падающий свет проникает беспрепятст­венно на некоторое расстояние от поверхности пигмента вглубь. Отражен­ные лучи будут геометрически смещены на толщину этого слоя. При этом отраженные лучи, например, с длиной волны Х\ (рисунок 31) будут совпадать по фазе и усиливаться, а с длиной волны \₂ будут идти в противофазе и ос­лабляться. Усиление одних длин волн и ослабление других в отраженном свете приводит к изменению спектрального состава отраженного света, в случае железной лазури - в сторону желто-красной части спектра.

Железная лазурь - пигмент общего назначения для пигментирования ЛКМ сине-зеленой гаммы.

Рисунок 31 - Ход отраженных от пигмента лучей различной длины волны при диаметре частиц близком к длинам волн белого света

Ультрамарин

Пигмент представляет собой синтетический алюмосиликат с включе­нием полисульфида натрия - (Na₂0-Al₂0₃*mSi0₂)_x‘ Na₂S_n.

Цвет пигмента синий. Пигмент общего назначения для пигментирова­ния ЛКМ сине-зеленой цветовой гаммы.

Кобальтовые пигменты

Синий кобальт - смешанный оксид кобальта и алюминия СоОА1₂0₃. Пигмент имеет высокую термостойкость. Применяется в красках для росписи по неорганическим силикатным эмалям и в художественных красках.

Зеленый кобальт - твердый раствор оксида кобальта и цинка CoOZnO. Имеет высокую термостойкость. Применяется в красках для росписи по не­органическим силикатным эмалям и в художественных красках.

Фиолетовый кобальт - фосфат кобальта Со₃(Р0₄)₂. Пигмент применяет­ся в художественных красках.

Хромовые пигменты

Окись хрома - Сг₂0₃. Пигмент оливково-зеленого цвета, высокоустой­чив к действию кислот и щелочей, абразивен. Применяется в специальных ЛКМ для атмосферостойких покрытий (маскировочные краски). При изго­товлении ЖМ пигмент вызывает повышенный износ диспергирующего обо­рудования.

Изумрудная зелень - гидроксид хрома Сг₂0₃пН₂0. Пигмент светло - изумрудного зеленого цвета. Используется в художественных красках.

Фосфат хрома - СгР0₄пН₂0. Пигмент неяркого зеленого цвета. При­меняется в качестве пигмента противокоррозионного назначения.

2.3 Органические пигменты

Особенности свойств органических пигментов

По сравнению с неорганическими пигментами органические пигменты имеют значительные отличия состава и свойств.