In dernier articleNous avons présenté l'émergence des dispersants, certains de leurs mécanismes et fonctions. Dans ce passage, nous explorerons les différents types de dispersants à différentes périodes et leur évolution.

Agent mouillant et dispersant traditionnel à faible poids moléculaire
Le premier dispersant était le sel de triéthanolamine d'acide gras, commercialisé il y a une centaine d'années. Ce dispersant est très efficace et économique pour les applications de peinture industrielle générales. Son utilisation est possible et ses performances initiales dans les systèmes alkydes à teneur moyenne en huile sont satisfaisantes.

Entre les années 1940 et 1970, les pigments utilisés dans l'industrie des revêtements étaient des pigments inorganiques et quelques pigments organiques plus faciles à disperser. À cette époque, les dispersants étaient des substances similaires aux tensioactifs, comportant un groupe d'ancrage pigmentaire à une extrémité et un segment compatible avec la résine à l'autre. La plupart des molécules n'avaient qu'un seul point d'ancrage pigmentaire.

D'un point de vue structurel, on peut les diviser en trois catégories :

(1) Dérivés d'acides gras, notamment les amides d'acides gras, les sels d'amides d'acides gras et les polyéthers d'acides gras. Par exemple, les acides gras modifiés à blocs développés par BYK entre 1920 et 1930, qui ont été salés avec des amines à longue chaîne pour obtenir l'Anti-Terra U. Il existe également le P104/104S de BYK, doté de groupes terminaux hautement fonctionnels, obtenu par une réaction d'addition DA. Le BESM® 9116 de Shierli est un dispersant défloculant et un dispersant standard dans l'industrie des mastics. Il présente une bonne mouillabilité, des propriétés anti-sédimentation et une bonne stabilité au stockage. Il peut également améliorer les propriétés anticorrosion et est largement utilisé dans les primaires anticorrosion. Le BESM® 9104/9104S est également un dispersant à floculation contrôlée classique doté de multiples groupes d'ancrage. Il peut former une structure en réseau une fois dispersé, ce qui est très utile pour contrôler la sédimentation des pigments et la couleur flottante. Les matières premières dispersantes dérivées d’acides gras ne dépendant plus des matières premières pétrochimiques, elles sont renouvelables.

(2) Polymères d'esters d'acide phosphorique organiques. Ce type de dispersant possède une capacité d'ancrage universelle pour les pigments inorganiques. Par exemple, les BYK 110/180/111 et BESM® 9110/9108/9101 de Shierli sont d'excellents dispersants pour la dispersion du dioxyde de titane et des pigments inorganiques, offrant d'excellentes performances en termes de réduction de la viscosité, de développement de la couleur et de conservation. De plus, les BYK 103 et BESM® 9103 de Shierli présentent tous deux d'excellents avantages en termes de réduction de la viscosité et de stabilité au stockage lors de la dispersion de pâtes mates.

(3) Polyéthers aliphatiques non ioniques et éthers d'alkylphénol polyoxyéthylène. La masse moléculaire de ce type de dispersant est généralement inférieure à 2 000 g/mol et il est principalement destiné à la dispersion des pigments et charges inorganiques. Ils peuvent contribuer au mouillage des pigments lors du broyage, s'adsorber efficacement à la surface des pigments inorganiques et prévenir leur stratification et leur précipitation. Ils peuvent également contrôler la floculation et empêcher le flottement des couleurs. Cependant, en raison de leur faible masse moléculaire, ils ne peuvent pas offrir un encombrement stérique efficace, ni améliorer la brillance et la netteté du film de peinture. Les groupes d'ancrage ioniques ne peuvent pas être adsorbés à la surface des pigments organiques.

Dispersants à haut poids moléculaire
En 1970, les pigments organiques ont commencé à être utilisés en grande quantité. Les pigments de phtalocyanine d'ICI, les pigments de quinacridone de DuPont, les pigments de condensation azoïque de CIBA, les pigments de benzimidazolone de Clariant, etc., ont tous été industrialisés et commercialisés dans les années 1970. Les agents mouillants et dispersants d'origine à faible poids moléculaire ne parvenaient plus à stabiliser ces pigments, et de nouveaux dispersants à poids moléculaire élevé ont commencé à être développés.

Ce type de dispersant a une masse moléculaire comprise entre 5 000 et 25 000 g/mol et possède un grand nombre de groupes d'ancrage pigmentaire. La chaîne principale du polymère assure une large compatibilité, tandis que la chaîne latérale solvatée assure un encombrement stérique, permettant aux particules pigmentaires d'être parfaitement défloculées et stables. Les dispersants de haut poids moléculaire permettent de stabiliser divers pigments et de résoudre complètement les problèmes de flottaison, notamment pour les pigments organiques et le noir de carbone, caractérisés par une petite granulométrie et une floculation aisée. Les dispersants de haut poids moléculaire sont tous des dispersants défloculants possédant de multiples groupes d'ancrage pigmentaire sur leur chaîne moléculaire. Ils permettent de réduire considérablement la viscosité de la pâte colorante, d'améliorer le pouvoir colorant, la brillance et l'éclat de la peinture, et d'améliorer la transparence des pigments transparents. Dans les systèmes aqueux, les dispersants de haut poids moléculaire présentent une excellente résistance à l'eau et à la saponification. Bien entendu, ils peuvent également présenter des effets secondaires, principalement liés à leur indice d'amine. Une valeur d'amine élevée entraînera une augmentation de la viscosité des systèmes époxy pendant le stockage ; une réduction de la période d'activation des polyuréthanes à deux composants (utilisant des isocyanates aromatiques) ; une réactivité réduite des systèmes de durcissement acide ; et un effet catalytique affaibli des catalyseurs au cobalt dans les alkydes séchant à l'air.

Du point de vue de la structure chimique, ce type de dispersant est principalement divisé en trois catégories :

(1) Les dispersants polyuréthanes à haut poids moléculaire, qui sont des dispersants polyuréthanes classiques, sont par exemple les BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063, ainsi que les dispersants polyuréthanes de dernière génération BYK 2155 et BESM® 9248. Ce type de dispersant est apparu relativement tôt et bénéficie d'un large public. Il présente d'excellentes propriétés de réduction de la viscosité et de développement de la couleur pour les pigments organiques et le noir de carbone, et est devenu le dispersant standard pour les pigments organiques. La dernière génération de dispersants polyuréthanes a considérablement amélioré ces propriétés de réduction de la viscosité et de développement de la couleur. Les BYK 170 et BESM® 9107 sont plus adaptés aux systèmes catalysés par acide. Ce dispersant ne présente pas d'indice d'amine, ce qui réduit le risque d'agglomération pendant le stockage de la peinture et n'affecte pas son séchage.

(2) Dispersants polyacrylates. Ces dispersants, tels que le BYK 190 et le BESM® 9003, sont devenus des dispersants standard universels pour les revêtements aqueux.

(3) Dispersants polymères hyperramifiés. Les dispersants polymères hyperramifiés les plus utilisés sont le Lubrizol 24000 et le BESM® 9240, des amides et imides à base de polyesters à longue chaîne. Ces deux produits brevetés s'appuient principalement sur le squelette polyester pour stabiliser les pigments. Leur capacité à traiter le noir de carbone reste excellente. Cependant, le polyester cristallise à basse température et précipite également dans la peinture finie. Ce problème signifie que le 24000 ne peut être utilisé que dans les encres. Après tout, il offre un excellent développement de la couleur et une excellente stabilité lorsqu'il est utilisé pour disperser le noir de carbone dans l'industrie des encres. Afin d'améliorer les performances de cristallisation, le Lubrizol 32500 et le BESM® 9245 ont été lancés l'un après l'autre. Comparés aux deux premières catégories, les dispersants polymères hyperramifiés présentent une structure moléculaire sphérique et des groupes d'affinité pigmentaire hautement concentrés, offrant généralement un développement de la couleur exceptionnel et une meilleure réduction de la viscosité. La compatibilité des dispersants polyuréthanes est très large, couvrant principalement toutes les résines alkydes, des huiles longues aux huiles courtes, toutes les résines polyester saturées et les résines acryliques hydroxylées. Ils peuvent stabiliser la plupart des noirs de carbone et des pigments organiques de diverses structures. Étant donné le grand nombre de grades différents compris entre 6 000 et 15 000, les clients doivent vérifier la compatibilité et la quantité d'ajout.

Dispersants de polymérisation radicalaire contrôlable
Après 1990, la demande du marché en matière de dispersion de pigments s'est encore améliorée et des percées ont été réalisées dans la technologie de synthèse des polymères, et la dernière génération de dispersants à polymérisation radicalaire contrôlée a été développée.

La polymérisation radicalaire contrôlable (PRFC) présente une structure précise, avec un groupe d'ancrage à une extrémité et un segment solvaté à l'autre. La PRFC utilise les mêmes monomères que la polymérisation conventionnelle, mais grâce à une disposition plus régulière des monomères sur les segments moléculaires et à une distribution des masses moléculaires plus uniforme, les performances du dispersant polymère synthétisé présentent un saut qualitatif. Ce groupe d'ancrage efficace améliore considérablement la capacité antifloculation du dispersant et le développement de la couleur du pigment. La précision du segment solvaté confère au dispersant une viscosité de broyage de la pâte colorante plus faible et une forte teneur en pigments. Il est également largement compatible avec divers matériaux de base de résine.

Le développement de dispersants de revêtement modernes remonte à moins de 100 ans. Il existe sur le marché de nombreux types de dispersants pour différents pigments et systèmes. Les matières premières pétrochimiques restent la principale source de dispersants. L'augmentation de la proportion de matières premières renouvelables dans les dispersants constitue une voie de développement très prometteuse. Leur développement a permis de les rendre de plus en plus efficaces. Qu'il s'agisse de leur capacité à réduire la viscosité ou de leur capacité à développer la couleur, ces caractéristiques s'améliorent simultanément, et ce processus se poursuivra à l'avenir.

Nanjing Reborn New Materials fournitagent dispersant mouillant pour peintures et revêtements, y compris certains qui correspondent à Disperbyk.