Dispergiermittel sind Oberflächenadditive, die zur Stabilisierung fester Partikel in Medien wie Klebstoffen, Farben, Kunststoffen und Kunststoffmischungen eingesetzt werden.

Früher benötigten Beschichtungen grundsätzlich keine Dispergiermittel. Systeme wie Alkyd- und Nitrolacke kamen ohne Dispergiermittel aus. Dispergiermittel wurden erst mit Acrylharz- und Polyesterharzlacken eingesetzt. Dies hängt eng mit der Entwicklung von Pigmenten zusammen, da die Anwendung hochwertiger Pigmente ohne den Einsatz von Dispergiermitteln nicht möglich ist.
Dispergiermittel sind Oberflächenadditive, die zur Stabilisierung fester Partikel in Medien wie Klebstoffen, Farben, Kunststoffen und Kunststoffmischungen eingesetzt werden. Sie bestehen zu einem Zeitpunkt aus einer Solvatationskette, die sich in verschiedenen Dispersionsmedien lösen kann, und zu einem anderen Ende aus einer Pigmentankergruppe, die an der Oberfläche verschiedener Pigmente adsorbiert wird und zur Bildung einer Fest/Flüssig-Grenzfläche (Pigment/Harz-Lösung) beiträgt.

Die Harzlösung muss in die Zwischenräume der Pigmentagglomerate eindringen. Alle Pigmente liegen als Agglomerate vor, also als Ansammlungen von Pigmentpartikeln, deren Zwischenräume Luft und Feuchtigkeit enthalten. Die Partikel berühren sich an Kanten und Ecken, und die Wechselwirkungen zwischen ihnen sind relativ gering, sodass diese Kräfte mit herkömmlichen Dispergiergeräten überwunden werden können. Andererseits sind die Aggregate kompakter, und die einzelnen Pigmentpartikel stehen flächig aneinander, was ihre Dispergierung in Primärpartikel deutlich erschwert. Während des Dispergiermahlprozesses werden die Pigmentagglomerate allmählich kleiner; idealerweise entstehen so Primärpartikel.

Der Pigmentmahlprozess lässt sich in drei Schritte unterteilen: Im ersten Schritt, der Benetzung, werden unter Rühren die gesamte Luft und Feuchtigkeit von der Pigmentoberfläche verdrängt und durch die Harzlösung ersetzt. Das Dispergiermittel verbessert die Benetzbarkeit des Pigments, wandelt die Feststoff/Gas-Grenzfläche in eine Feststoff/Flüssigkeit-Grenzfläche um und erhöht so die Mahleffizienz. Im zweiten Schritt, dem eigentlichen Pigmentdispersionsmahlprozess, werden die Pigmentagglomerate durch mechanische Einwirkung und Scherkräfte aufgebrochen und die Partikelgröße auf Primärpartikel reduziert. Beim Öffnen der Pigmentkörner durch mechanische Kraft adsorbiert und umhüllt das Dispergiermittel die kleinen Partikel. Im dritten und letzten Schritt muss die Pigmentdispersion ausreichend stabil sein, um unkontrollierte Ausflockung zu verhindern.

Durch den Einsatz eines geeigneten Dispergiermittels können die Pigmentpartikel in einem geeigneten Abstand zueinander gehalten werden, ohne dass es zu erneutem Kontakt kommt. In den meisten Anwendungen ist ein stabiler, entflockter Zustand erwünscht. In einigen Anwendungen kann die Pigmentdispersion unter kontrollierten Koflockungsbedingungen stabil bleiben. Netzmittel reduzieren die Oberflächenspannungsdifferenz zwischen Pigment und Harzlösung und beschleunigen so die Benetzung der Pigmentagglomerate durch das Harz; Dispergiermittel erhöhen die Stabilität der Pigmentdispersion. Daher vereint ein und dasselbe Produkt häufig die Funktionen von Netz- und Dispergiermitteln.

Die Pigmentdispersion ist ein Prozess vom Aggregat- zum Dispersionszustand. Mit abnehmender Partikelgröße und zunehmender Oberfläche steigt auch die Oberflächenenergie des Systems.
Da die Oberflächenenergie des Systems spontan abnimmt, führt eine deutliche Vergrößerung der Oberfläche zu einem höheren Energieaufwand von außen während des Mahlvorgangs und einer stärkeren Stabilisierung durch das Dispergiermittel, um die Dispersionsstabilität des Systems zu gewährleisten. Anorganische Pigmente weisen im Allgemeinen größere Partikelgrößen, geringere spezifische Oberflächen und eine höhere Oberflächenpolarität auf und lassen sich daher leichter dispergieren und stabilisieren. Organische Pigmente und Ruß hingegen besitzen kleinere Partikelgrößen, größere spezifische Oberflächen und eine geringere Oberflächenpolarität, wodurch ihre Dispergierung und Stabilisierung schwieriger ist.

Dispergiermittel bieten daher im Wesentlichen drei Vorteile: (1) Verbesserung der Pigmentbenetzung und der Mahleffizienz; (2) Reduzierung der Viskosität und Verbesserung der Kompatibilität mit dem Basismaterial, Verbesserung des Glanzes, der Fülle und der Bildschärfe sowie Verbesserung der Lagerstabilität; (3) Erhöhung der Pigmentfarbstärke und der Pigmentkonzentration sowie Verbesserung der Farbstabilität.

Nanjing Reborn New Materials bietetNetzmittel und Dispergiermittel für Farben und Lacke, darunter einige, die Disperbyk entsprechen.

In nächster ArtikelWir werden die Arten von Dispersionsmitteln in verschiedenen Zeiträumen sowie die Entwicklungsgeschichte der Dispersionsmittel untersuchen.