Básicamente, las principales propiedades que dependen de la naturaleza química del pigmento son la resistencia al medio, el color y la diferencia de color y el poder cubritivo.
Otras propiedades que dependen de la naturaleza química del pigmento son el punto de fusión, la fluidez, la estabilidad térmica, los índices de refracción y dispersión, la resistencia a los disolventes, el micro y macroventilado y la compatibilidad con diferentes sistemas. También se deben tener en cuenta aspectos como la seguridad toxicológica y el rendimiento en los productos finales. Las propiedades químicas del pigmento juegan un papel importante en el proceso de producción y formulación de los productos finales.
Resistencia a los diferentes medios agresivos
Los grupos funcionales característicos del pigmento son los responsables de conferirle esta propiedad, es decir la resistencia al calor, solventes, álcalis, ácidos, etc.; el fenómeno estérico también debe ser considerado.
Poder cubritivo, opacidad y relación de contraste
Para desarrollar el concepto de refracción resulta conveniente establecer que el rayo que accede a la superficie se lo llama incidente y al desviado, refractado. El ángulo de incidencia y el de refracción se los mide con respecto a la normal; el rayo incidente, el refractado y la normal están en un mismo plano.
El índice de refracción de la segunda sustancia con respecto a la primera es el cociente entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción.
El índice de refracción depende de la longitud de onda irradiada. La luz en general se subdivide en dos componentes separados; presentan en consecuencia dos índices de refracción distintos. Generalmente se emplea el promedio de ambos.
Una partícula de pigmento transparente de gran tamaño, desde un punto de vista óptico, se comporta como un prisma similar a un vidrio. Los objetos se los observa distorsionados ya que el rayo de luz se refracta; además se desplaza a velocidades diferentes en el aire y en el propio seno de la partícula.
Las partículas de pigmentos grandes dispuestas en una película de pintura, con alta absorción y/o dispersión de la luz refractada, tienen elevado poder cubritivo y opacidad. Partículas de pigmento de la misma naturaleza química, ubicadas en la misma película y similar PVC pero con n tamaño menor, repite la absorción y la reflexión reiteradamente en una mayor cantidad de veces con el consiguiente incremento del poder cubritivo y opacidad.
Color y retención del color
Esta característica es el resultado de un efecto fisiológico debido a la interacción de la luz, en el interior de un sistema, con sus componentes (en el caso de un pigmento, éste y el aire intersticial). El color está determinado por la absorción y reflexión selectiva de las diferentes longitudes de onda que conforman la luz blanca. Un pigmento rojo aparece como rojo porque refleja la longitud de onda de la luz visible correspondiente a ese color y absorbe las restantes longitudes de onda; los negros absorben casi todas las longitudes de onda mientras que los blancos las reflejan casi totalmente.
La diferente capacidad de absorción y reflexión de la luz incidente se debe a la disposición de los electrones en la molécula, su nivel energético y la frecuencia de vibración. La absorción de la luz refractada excita los electrones de un nivel
energético inferior a otro superior; posteriormente, cuando el electrón retorna al correspondiente nivel disipa la energía absorbida.
Densidad
La densidad es un valor absoluto; se la expresa en gramos por centímetro cúbico. La determinación experimental emplea usualmente el picnómetro. El pigmento se debe secar previamente para facilitar la salida del aires ocluido o practicar vacío bajo agitación.
Se determina secuencialmente el peso del picnómetro vacío, luego con el pigmento y finalmente después de la incorporación de agua destilada termostatizada. El volumen total corresponde al propio pigmento y el agua que llena los intersticios. Se calcula la densidad a partir de la masa de pigmento para el volumen que ocupa el mismo.
Tipo de estructura
Los pigmentos pueden ser cristalinos (los átomos en la molécula se disponen en forma ordenada) o amorfos (la distribución en la estructura es al azar). La mayoría de los pigmentos es de naturaleza cristalina, ya que confieren mejores propiedades ópticas.
Además, la estructura cristalina incide sobre la estabilidad de la dispersión, el poder cubriente, la intensidad de color, la resistencia al medio, el perfil reológico, etc. Algunos pigmentos presentan redes cristalinas diversas; a estos últimos se los define como polimorfos.
Las estructuras cristalinas tienen diferente estabilidad; algunas de ellas no son aptas para su empleo como pigmentos. La tecnología de elaboración de los pigmentos permite el control preciso de la forma del cristal y de su tamaño y distribución de tamaño; así, se producen pigmentos con las mejores características según su empleo.
Forma, tamaño y distribución de tamaño
La forma de la partícula de pigmento está determinada por su estructura química, su estructura cristalina y por la forma de sintetizarlo. Las partículas primarias pueden ser esféricas, nodulares, aciculares y laminares.
Las partículas primarias esféricas no son muy frecuentes, excepto algunos zinc metálicos. Por su parte, las nodulares tienen forma aproximadamente esférica, sin extensión significativa en ninguna dirección. En lo referente a las aciculares, éstas presentan forma de aguja y producen por entrecruzamiento un efecto mecánico de refuerzo sobre la película Finalmente, las laminares, también llamadas escamas o láminas, disminuyen la permeabilidad de la película e incrementan las propiedades mecánicas, la resistencia a la fracción UV de la luz solar, etc.
La mayoría de los pigmentos, como ya se mencionara, tienen una estructura cristalina definida; las partículas primarias están conformadas por un conjunto compacto de pequeños cristales. El tamaño de los cristales es muy pequeño, sólo generalmente de algunas decenas de unidades Angström (10-8 cm)
