Вискозиметрия
Обычно для определения флокуляции по седиментации или по измерению Rf необходимо уменьшить вязкость краски путем добавления растворителя; в противном случае седиментация протекает слишком медленно. Но разбавление следует проводить осторожно, поскольку в этом случае вносится новый источник флокуляции вследствие десорбции или полной флокуляции, или того и другого вместе.
Флокуляция может быть более просто исследована в жидком состоянии по данным вискозиметрии [52]. Например, если вязкость непрерывной фазы (т)0) является ньютоновской, то при отсутствии взаимодействия частиц вязкость дисперсии (т|) также должна быть ньютоновской. Если дисперсия не является ньютоновской, то степень отклонения от ньютоновской жидкости является мерой взаимодействия между частицами, т. е. флокуляции, при условии, что объем дисперсной фазы <30%; в противном ■случае могут наблюдаться инерционные эффекты [122].
Отложив на графике \gr\ как функцию обратной величины корня квадратного из скорости сдвига, мы получим прямые линии. Чем выше наклон, тем больше степень флокуляции, что видно из графика на рис. 5.16.
Этот метод оценки флокуляции, как было установлено на практике, является очень надежным применительно к типичным концентрациям пигмента в рецептурах красок. Сравнение флокуляции с помощью этого метода является достаточно строгим для одинаковых объемных концентраций, так как наклон приведенных выше кривых будет увеличиваться при росте концентрации Дисперсной фазы. Однако влияние различного объема дисперсной фазы можно установить и ввести поправку, которая делает возможным провести сравнительную оценку.
Следует отметить, что реологическая оценка флокуляции зависит от общего взаимодействия исследуемой системы. Поэтому при наличии больших различий в размере частиц для дисперсий, даже если дисперсии сравниваются при одинаковом объеме дисперсной фазы, дисперсия с частицами меньшего размера и более слабым взаимодействием между частицами будет в большей степени проявлять свойства неньютоновской жидкости (т. е. будет более флокулированной). Это происходит потому, что силы взаимодействия между частицами пропорциональны размеру частиц в первой степени, в то время как число частиц на единицу объема пропорционально кубу радиуса. Следовательно, общая «сила» большого числа слабых связей между малыми частицами больше, чем малое число сильных связей между большими частицами.
Предпринимались попытки оценить силы взаимодействия между частицами на основе реологических измерений путем определения критического напряжения сдвига [123], однако оценка оказалась весьма неопределенной [124].
Степень флокуляции пигмента можно также определить по измерению цветовых характеристик [125], оседанию [111] или пг>и_непосредственном визуальном наблюдении под микроскопом, как показано на' рис. 5.4. Флокуляцию в сухой пленке краски труднее определить, поскольку при получении тонких срезов пленки краски под воздействием микротома может изменяться состояние дисперсии пигмента [126]. Для преодоления этого затруднения был разработан метод получения сколов при замораживании с последующим кислородным отжигом [127]; однако при концентрациях более 12% визуальное наблюдение становится более затруднительным.
Альтернативный метод определения флокуляции пигмента был разработан Балфуром и Хердом [128], использовавшими измерение коэффициентов отражения в ПК-диапазоне, который более чувствителен к частицам больших размеров. Однако ни один из этих методов не позволяет установить наличие флокуляции пигментов непосредственно как в жидком, так и в твердом состоянии. Эрмитедж [129] описал метод рассеивания протонов, который позволяет измерить состояние флокуляции пигментов непосредственно, независимо от природы фазы (т. е. сухой или жидкой краски).