In المقال الأخيرلقد تطرقنا في الجزء السابق إلى ظهور عوامل التشتيت، وبعض آلياتها ووظائفها. في هذا الجزء، سنستكشف أنواع عوامل التشتيت في فترات زمنية مختلفة، مع استعراض تاريخ تطورها.

عامل ترطيب وتشتيت تقليدي ذو وزن جزيئي منخفض
كان أول مُشتِّت هو ملح ثلاثي إيثانول أمين للأحماض الدهنية، والذي طُرح في السوق منذ حوالي مئة عام. يتميز هذا المُشتِّت بكفاءته العالية واقتصاديته في تطبيقات الدهانات الصناعية العامة. استخدامه ليس مستحيلاً، وأداؤه الأولي في أنظمة الألكيد متوسطة الزيت جيد.

في الفترة ما بين أربعينيات وسبعينيات القرن العشرين، كانت الأصباغ المستخدمة في صناعة الطلاء عبارة عن أصباغ غير عضوية، بالإضافة إلى بعض الأصباغ العضوية التي يسهل تشتيتها. وكانت المشتتات خلال هذه الفترة مواد شبيهة بالمواد الفعالة سطحياً، تحتوي على مجموعة تثبيت للصبغة في أحد طرفيها وجزء متوافق مع الراتنج في الطرف الآخر. وكانت معظم الجزيئات تحتوي على نقطة تثبيت واحدة فقط للصبغة.

من وجهة نظر هيكلية، يمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات:

(1) مشتقات الأحماض الدهنية، بما في ذلك أميدات الأحماض الدهنية، وأملاح أميد الأحماض الدهنية، وبولي إيثرات الأحماض الدهنية. على سبيل المثال، الأحماض الدهنية المعدلة ذات الوحدات البنائية التي طورتها شركة BYK في الفترة 1920-1930، والتي تم تمليحها بأمينات طويلة السلسلة للحصول على Anti-Terra U. يوجد أيضًا منتج P104/104S من BYK ذو المجموعات الطرفية عالية الوظائف والمُعتمد على تفاعل إضافة DA. يُعد BESM® 9116 من شركة Shierli مُشتتًا مُزيلًا للتكتل ومُشتتًا قياسيًا في صناعة المعجون. يتميز بقابلية ترطيب جيدة، وخصائص مقاومة للترسب، وثبات تخزيني. كما أنه يُحسّن خصائص مقاومة التآكل ويُستخدم على نطاق واسع في طبقات الأساس المقاومة للتآكل. يُعد BESM® 9104/9104S أيضًا مُشتتًا نموذجيًا للتكتل المُتحكم فيه مع مجموعات تثبيت متعددة. يُمكنه تكوين بنية شبكية عند تشتيته، مما يُساعد بشكل كبير في التحكم في ترسب الصبغة وطفو اللون. وبما أن المواد الخام المشتتة المشتقة من الأحماض الدهنية لم تعد تعتمد على المواد الخام البتروكيماوية، فإنها متجددة.

(2) بوليمرات إستر حمض الفوسفوريك العضوية. يتميز هذا النوع من المشتتات بقدرة تثبيت شاملة للأصباغ غير العضوية. على سبيل المثال، يُعد كل من BYK 110/180/111 وBESM® 9110/9108/9101 من شركة شيرلي مشتتات ممتازة لتشتيت ثاني أكسيد التيتانيوم والأصباغ غير العضوية، مع قدرة فائقة على خفض اللزوجة، وتطوير اللون، وأداء تخزين ممتاز. بالإضافة إلى ذلك، يُظهر كل من BYK 103 وBESM® 9103 من شركة شيرلي مزايا ممتازة في خفض اللزوجة وثبات التخزين عند تشتيت الملاط غير اللامع.

(3) بولي إيثرات أليفاتية غير أيونية وإيثرات بولي أوكسي إيثيلين ألكيل فينول. يقل الوزن الجزيئي لهذا النوع من المشتتات عمومًا عن 2000 غ/مول، ويركز بشكل أساسي على تشتيت الأصباغ والحشوات غير العضوية. فهي تساعد على ترطيب الأصباغ أثناء الطحن، وتمتص بفعالية على سطح الأصباغ غير العضوية، وتمنع تكتلها وترسبها، كما تتحكم في التكتل وتمنع طفو الألوان. مع ذلك، ونظرًا لصغر وزنها الجزيئي، فإنها لا توفر إعاقة فراغية فعالة، ولا تُحسّن لمعان ووضوح طبقة الطلاء. ولا يمكن امتصاص مجموعات التثبيت الأيونية على سطح الأصباغ العضوية.

المشتتات ذات الوزن الجزيئي العالي
في عام 1970، بدأ استخدام الأصباغ العضوية بكميات كبيرة. فقد تم تصنيع أصباغ الفثالوسيانين من شركة ICI، وأصباغ الكويناكردون من شركة DuPont، وأصباغ التكثيف الآزوي من شركة CIBA، وأصباغ البنزيميدازولون من شركة Clariant، وغيرها، ودخلت جميعها إلى السوق في سبعينيات القرن الماضي. ولم تعد عوامل الترطيب والتشتيت الأصلية ذات الوزن الجزيئي المنخفض قادرة على تثبيت هذه الأصباغ، فبدأ تطوير عوامل تشتيت جديدة ذات وزن جزيئي عالٍ.

يتميز هذا النوع من المشتتات بوزن جزيئي يتراوح بين 5000 و25000 غ/مول، ويحتوي على عدد كبير من مجموعات تثبيت الصبغة. توفر السلسلة الرئيسية للبوليمر توافقًا واسعًا، بينما توفر السلسلة الجانبية المذابة إعاقة فراغية، مما يجعل جزيئات الصبغة في حالة مستقرة وغير متكتلة. يمكن للمشتتات ذات الوزن الجزيئي العالي تثبيت مختلف أنواع الصبغات وحل مشاكل مثل طفو اللون، خاصةً بالنسبة للصبغات العضوية والكربون الأسود ذات حجم الجسيمات الصغير وسهولة التكتل. جميع المشتتات ذات الوزن الجزيئي العالي هي مشتتات مانعة للتكتل تحتوي على مجموعات تثبيت متعددة للصبغة على السلسلة الجزيئية، مما يقلل بشكل كبير من لزوجة معجون اللون، ويحسن قوة تلوين الصبغة، ولمعان الطلاء وحيويته، ويحسن شفافية الصبغات الشفافة. في الأنظمة المائية، تتمتع المشتتات ذات الوزن الجزيئي العالي بمقاومة ممتازة للماء والتصبن. بالطبع، قد يكون للمشتتات ذات الوزن الجزيئي العالي بعض الآثار الجانبية، والتي تنتج بشكل أساسي عن قيمة الأمين في المشتت. ستؤدي قيمة الأمين العالية إلى زيادة لزوجة أنظمة الإيبوكسي أثناء التخزين؛ وتقليل فترة تنشيط البولي يوريثان ثنائي المكونات (باستخدام إيزوسيانات عطرية)؛ وتقليل تفاعل أنظمة المعالجة الحمضية؛ وإضعاف التأثير التحفيزي لمحفزات الكوبالت في الألكيدات المجففة بالهواء.

من منظور التركيب الكيميائي، ينقسم هذا النوع من المشتتات بشكل أساسي إلى ثلاث فئات:

(1) مُشتتات البولي يوريثان ذات الوزن الجزيئي العالي، وهي من مُشتتات البولي يوريثان النموذجية. على سبيل المثال، BYK 160/161/163/164، وBESM® 9160/9161/9163/9164، وEFKA 4060/4061/4063، وأحدث جيل من مُشتتات البولي يوريثان BYK 2155 وBESM® 9248. ظهر هذا النوع من المُشتتات مبكرًا نسبيًا، وله استخدام واسع. يتميز بقدرة جيدة على خفض اللزوجة وتطوير اللون للأصباغ العضوية والكربون الأسود، وقد أصبح في وقت من الأوقات المُشتت القياسي للأصباغ العضوية. شهد أحدث جيل من مُشتتات البولي يوريثان تحسنًا ملحوظًا في كلٍ من خفض اللزوجة وتطوير اللون. يُعد كل من BYK 170 وBESM® 9107 أكثر ملاءمة للأنظمة المُحفزة بالأحماض. لا يحتوي المشتت على قيمة أمينية، مما يقلل من خطر التكتل أثناء تخزين الطلاء ولا يؤثر على تجفيف الطلاء.

(2) المشتتات البولي أكريلات. أصبحت هذه المشتتات، مثل BYK 190 و BESM® 9003، مشتتات قياسية عالمية للطلاءات المائية.

(3) مُشتِّتات البوليمر المتفرعة للغاية. يُعدّ كلٌّ من لوبريزول 24000 وBESM® 9240 من أكثر مُشتِّتات البوليمر المتفرعة للغاية استخدامًا، وهما عبارة عن أميدات وإيميدات مُشتقة من بوليسترات طويلة السلسلة. هذان المنتجان حاصلان على براءة اختراع، ويعتمدان بشكل أساسي على هيكل البوليستر لتثبيت الأصباغ. ولا تزال قدرتهما على التعامل مع الكربون الأسود ممتازة. مع ذلك، يتبلور البوليستر عند درجات الحرارة المنخفضة، كما يترسب في الطلاء النهائي. هذه المشكلة تعني أن لوبريزول 24000 يُستخدم فقط في الأحبار. فهو يُظهر تطورًا لونيًا وثباتًا ممتازين عند استخدامه لتشتيت الكربون الأسود في صناعة الأحبار. ولتحسين أداء التبلور، ظهر كلٌّ من لوبريزول 32500 وBESM® 9245 تباعًا. بالمقارنة مع الفئتين السابقتين، تتميز مُشتِّتات البوليمر المتفرعة للغاية ببنية جزيئية كروية ومجموعات تقارب صبغية عالية التركيز، وعادةً ما تُحقق تطورًا لونيًا متميزًا وأداءً أقوى في خفض اللزوجة. يمكن تعديل توافق مُشتتات البولي يوريثان ضمن نطاق واسع، يشمل بشكل أساسي جميع راتنجات الألكيد من طويلة الزيت إلى قصيرة الزيت، وجميع راتنجات البوليستر المشبعة، وراتنجات الهيدروكسيل أكريليك، كما يمكنها تثبيت معظم أنواع الكربون الأسود والأصباغ العضوية ذات البنى المختلفة. ونظرًا لوجود عدد كبير من الدرجات المختلفة التي تتراوح أوزانها الجزيئية بين 6000 و15000، يحتاج العملاء إلى فحص التوافق وتحديد الكمية المُضافة.

مشتتات بلمرة الجذور الحرة القابلة للتحكم
بعد عام 1990، تحسن الطلب في السوق على تشتيت الصبغة بشكل أكبر، وحدثت اختراقات في تكنولوجيا تركيب البوليمر، وتم تطوير أحدث جيل من المشتتات التي يتم التحكم فيها بواسطة بلمرة الجذور الحرة.

تتميز بلمرة الجذور الحرة القابلة للتحكم (CFRP) ببنية مصممة بدقة، حيث تحتوي على مجموعة تثبيت في أحد طرفي البوليمر وجزء مذاب في الطرف الآخر. تستخدم CFRP نفس المونومرات المستخدمة في البلمرة التقليدية، ولكن نظرًا لترتيب المونومرات بشكل أكثر انتظامًا على الأجزاء الجزيئية وتوزيع الوزن الجزيئي بشكل أكثر تجانسًا، فإن أداء مُشتِّت البوليمر المُصنَّع يشهد قفزة نوعية. تُحسِّن مجموعة التثبيت الفعالة هذه بشكل كبير قدرة المُشتِّت على مقاومة التكتل وتطوير لون الصبغة. يمنح الجزء المذاب المُحكم المُشتِّت لزوجة طحن معجون لوني أقل وقدرة عالية على إضافة الصبغة، كما يتميز المُشتِّت بتوافق واسع مع مختلف مواد قاعدة الراتنج.

يعود تاريخ تطوير مواد تشتيت الطلاء الحديثة إلى أقل من مئة عام. وتتوفر في السوق أنواع عديدة من هذه المواد لمختلف الأصباغ والأنظمة. ولا تزال المواد البتروكيماوية المصدر الرئيسي للمواد الخام المستخدمة في هذه المواد. ويُعدّ رفع نسبة المواد الخام المتجددة في مواد التشتيت اتجاهاً واعداً للغاية. ومع تطور هذه المواد، تزداد كفاءتها باستمرار، سواءً من حيث قدرتها على خفض اللزوجة أو تحسين اللون، وغيرها من الخصائص التي تتحسن بالتوازي، ومن المتوقع أن يستمر هذا التطور في المستقبل.

توفر شركة نانجينغ ريبورن للمواد الجديدةعامل تشتيت مرطب للدهانات والطلاءات، بما في ذلك بعض الأنواع التي تتطابق مع Disperbyk.