In último artículoEn el capítulo anterior, presentamos el surgimiento de los dispersantes, algunos de sus mecanismos y funciones. En este capítulo, exploraremos los tipos de dispersantes en diferentes períodos, junto con su historia de desarrollo.

Agente humectante y dispersante tradicional de bajo peso molecular
El primer dispersante fue la sal de trietanolamina de ácido graso, que se lanzó al mercado hace aproximadamente 100 años. Este dispersante es muy eficiente y económico en aplicaciones generales de pintura industrial. Su uso es viable y su rendimiento inicial en sistemas alquídicos de aceite medio es aceptable.

Entre las décadas de 1940 y 1970, los pigmentos utilizados en la industria de recubrimientos eran inorgánicos y algunos orgánicos de fácil dispersión. Los dispersantes de la época eran sustancias similares a los tensioactivos, con un grupo de anclaje de pigmento en un extremo y un segmento compatible con la resina en el otro. La mayoría de las moléculas presentaban un único punto de anclaje de pigmento.

Desde un punto de vista estructural, se pueden dividir en tres categorías:

(1) derivados de ácidos grasos, incluyendo amidas de ácidos grasos, sales de amidas de ácidos grasos y poliéteres de ácidos grasos. Por ejemplo, los ácidos grasos modificados con bloques desarrollados por BYK en 1920-1930, que se salaron con aminas de cadena larga para obtener Anti-Terra U. También está el P104/104S de BYK con grupos terminales altamente funcionales basados ​​en la reacción de adición DA. BESM® 9116 de Shierli es un dispersante defloculante y un dispersante estándar en la industria de la masilla. Tiene buena humectabilidad, propiedades antisedimentación y estabilidad de almacenamiento. También puede mejorar las propiedades anticorrosivas y se usa ampliamente en imprimaciones anticorrosivas. BESM® 9104/9104S también es un dispersante de floculación controlada típico con múltiples grupos de anclaje. Puede formar una estructura de red cuando se dispersa, lo que es muy útil para controlar la sedimentación del pigmento y el color flotante. Dado que las materias primas para los dispersantes derivados de ácidos grasos ya no dependen de materias primas petroquímicas, son renovables.

(2) Polímeros de éster de ácido fosfórico orgánico. Este tipo de dispersante posee una capacidad de anclaje universal para pigmentos inorgánicos. Por ejemplo, BYK 110/180/111 y BESM® 9110/9108/9101 de Shierli son excelentes dispersantes para la dispersión de dióxido de titanio y pigmentos inorgánicos, con una reducción de viscosidad, desarrollo de color y rendimiento de almacenamiento excepcionales. Además, BYK 103 y BESM® 9103 de Shierli muestran excelentes ventajas en la reducción de viscosidad y estabilidad de almacenamiento al dispersar suspensiones mate.

(3) Poliéteres alifáticos no iónicos y éteres de alquilfenol polioxietileno. El peso molecular de este tipo de dispersante suele ser inferior a 2000 g/mol, y se centra más en la dispersión de pigmentos y cargas inorgánicas. Pueden ayudar a humedecer los pigmentos durante la molienda, adsorber eficazmente en la superficie de los pigmentos inorgánicos y prevenir la estratificación y precipitación de los pigmentos, y pueden controlar la floculación y prevenir la flotación de los colores. Sin embargo, debido a su bajo peso molecular, no pueden proporcionar un impedimento estérico eficaz, ni pueden mejorar el brillo y la nitidez de la película de pintura. Los grupos de anclaje iónicos no pueden adsorberse en la superficie de los pigmentos orgánicos.

Dispersantes de alto peso molecular
En 1970, los pigmentos orgánicos comenzaron a utilizarse en grandes cantidades. Los pigmentos de ftalocianina de ICI, los pigmentos de quinacridona de DuPont, los pigmentos de condensación azoica de CIBA, los pigmentos de benzimidazolona de Clariant, etc., se industrializaron y entraron en el mercado en la década de 1970. Los agentes humectantes y dispersantes originales de bajo peso molecular ya no podían estabilizar estos pigmentos, por lo que se empezaron a desarrollar nuevos dispersantes de alto peso molecular.

Este tipo de dispersante tiene un peso molecular de 5000-25000 g/mol, con una gran cantidad de grupos de anclaje de pigmento en la molécula. La cadena principal del polímero proporciona una amplia compatibilidad, y la cadena lateral solvatada proporciona impedimento estérico, de modo que las partículas de pigmento se encuentran en un estado completamente defloculado y estable. Los dispersantes de alto peso molecular pueden estabilizar varios pigmentos y resolver completamente problemas como el color flotante y la flotación, especialmente para pigmentos orgánicos y negro de humo con tamaño de partícula pequeño y fácil floculación. Los dispersantes de alto peso molecular son todos dispersantes defloculantes con múltiples grupos de anclaje de pigmento en la cadena molecular, que pueden reducir fuertemente la viscosidad de la pasta de color, mejorar la fuerza de tinte del pigmento, el brillo y la viveza de la pintura, y mejorar la transparencia de los pigmentos transparentes. En sistemas a base de agua, los dispersantes de alto peso molecular tienen una excelente resistencia al agua y resistencia a la saponificación. Por supuesto, los dispersantes de alto peso molecular también pueden tener algunos efectos secundarios, que provienen principalmente del valor de amina del dispersante. Un alto valor de amina provocará un aumento de la viscosidad de los sistemas epoxi durante el almacenamiento; Reducción del período de activación de los poliuretanos de dos componentes (utilizando isocianatos aromáticos); menor reactividad de los sistemas de curado ácido; y debilitamiento del efecto catalítico de los catalizadores de cobalto en las resinas alquídicas de secado al aire.

Desde la perspectiva de la estructura química, este tipo de dispersante se divide principalmente en tres categorías:

(1) Dispersantes de poliuretano de alto peso molecular, que son dispersantes de poliuretano típicos. Por ejemplo, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063, y la última generación de dispersantes de poliuretano BYK 2155 y BESM® 9248. Este tipo de dispersante apareció relativamente pronto y tiene una amplia audiencia. Tiene buenas propiedades de reducción de viscosidad y desarrollo de color para pigmentos orgánicos y negro de humo, y alguna vez se convirtió en el dispersante estándar para pigmentos orgánicos. La última generación de dispersantes de poliuretano ha mejorado significativamente tanto la reducción de viscosidad como las propiedades de desarrollo de color. BYK 170 y BESM® 9107 son más adecuados para sistemas catalizados por ácido. El dispersante no tiene valor de amina, lo que reduce el riesgo de aglomeración durante el almacenamiento de la pintura y no afecta el secado de la pintura.

(2) Dispersantes de poliacrilato. Estos dispersantes, como BYK 190 y BESM® 9003, se han convertido en dispersantes estándar universales para recubrimientos a base de agua.

(3) Dispersantes de polímeros hiperramificados. Los dispersantes hiperramificados más utilizados son Lubrizol 24000 y BESM® 9240, que son amidas + imidas basadas en poliésteres de cadena larga. Estos dos productos son patentados y se basan principalmente en la cadena principal del poliéster para estabilizar los pigmentos. Su capacidad para manejar el negro de humo sigue siendo excelente. Sin embargo, el poliéster cristaliza a bajas temperaturas y también precipita en la pintura terminada. Este problema significa que el 24000 solo puede usarse en tintas. Después de todo, puede mostrar un desarrollo de color y estabilidad muy buenos cuando se usa para dispersar el negro de humo en la industria de la tinta. Para mejorar el rendimiento de cristalización, aparecieron Lubrizol 32500 y BESM® 9245 uno después del otro. En comparación con las dos primeras categorías, los dispersantes de polímeros hiperramificados tienen una estructura molecular esférica y grupos de afinidad de pigmento altamente concentrados, generalmente con un desarrollo de color sobresaliente y un rendimiento de reducción de viscosidad más fuerte. La compatibilidad de los dispersantes de poliuretano se puede ajustar en un amplio rango, abarcando principalmente todas las resinas alquídicas, desde las de aceite largo hasta las de aceite corto, todas las resinas de poliéster saturadas y las resinas acrílicas hidroxiladas. Además, pueden estabilizar la mayoría de los negros de humo y pigmentos orgánicos de diversas estructuras. Dado que aún existen numerosos grados diferentes con pesos moleculares entre 6000 y 15000, los clientes deben evaluar la compatibilidad y la cantidad a añadir.

Dispersantes de polimerización por radicales libres controlables
Después de 1990, la demanda del mercado de dispersión de pigmentos mejoró aún más, se produjeron avances significativos en la tecnología de síntesis de polímeros y se desarrolló la última generación de dispersantes de polimerización por radicales libres controlada.

La polimerización por radicales libres controlable (CFRP) posee una estructura diseñada con precisión, con un grupo de anclaje en un extremo del polímero y un segmento solvatado en el otro. La CFRP utiliza los mismos monómeros que la polimerización convencional, pero debido a que estos se disponen de forma más regular en los segmentos moleculares y la distribución del peso molecular es más uniforme, el rendimiento del dispersante polimérico sintetizado experimenta un salto cualitativo. Este eficiente grupo de anclaje mejora notablemente la capacidad antifloculación del dispersante y el desarrollo del color del pigmento. El segmento solvatado preciso confiere al dispersante una menor viscosidad de molienda de la pasta de color y una alta capacidad de adición de pigmento, además de una amplia compatibilidad con diversos materiales base de resina.

El desarrollo de dispersantes modernos para recubrimientos tiene menos de 100 años de historia. En el mercado existen numerosos tipos de dispersantes para diversos pigmentos y sistemas. La principal fuente de materias primas para dispersantes sigue siendo la petroquímica. Incrementar la proporción de materias primas renovables en los dispersantes es una dirección de desarrollo muy prometedora. A lo largo de su desarrollo, los dispersantes se han vuelto cada vez más eficientes. Tanto la capacidad de reducción de la viscosidad como el desarrollo del color y otras propiedades mejoran simultáneamente, y este proceso continuará en el futuro.

Nanjing Reborn New Materials ofreceAgente dispersante humectante para pinturas y recubrimientos, incluyendo algunos que coinciden con Disperbyk.