In artikel terakhirPada bagian sebelumnya, kami telah membahas kemunculan dispersan, beberapa mekanisme, dan fungsi dispersan. Pada bagian ini, kita akan mengeksplorasi jenis-jenis dispersan pada periode yang berbeda beserta sejarah perkembangan dispersan.

Agen pembasah dan pendispersi berbobot molekul rendah tradisional
Dispersan paling awal adalah garam trietanolamina dari asam lemak, yang diluncurkan di pasaran sekitar 100 tahun yang lalu. Dispersan ini sangat efisien dan ekonomis dalam aplikasi cat industri umum. Penggunaannya tidak mustahil, dan kinerja awalnya dalam sistem alkid minyak sedang tidak buruk.

Pada tahun 1940-an hingga 1970-an, pigmen yang digunakan dalam industri pelapis adalah pigmen anorganik dan beberapa pigmen organik yang lebih mudah didispersikan. Dispersan pada periode ini adalah zat yang mirip dengan surfaktan, dengan gugus penambat pigmen di satu ujung dan segmen yang kompatibel dengan resin di ujung lainnya. Sebagian besar molekul hanya memiliki satu titik penambat pigmen.

Dari sudut pandang struktural, mereka dapat dibagi menjadi tiga kategori:

(1) turunan asam lemak, termasuk amida asam lemak, garam amida asam lemak, dan polieter asam lemak. Misalnya, asam lemak termodifikasi dengan blok yang dikembangkan oleh BYK pada tahun 1920-1930, yang digaram dengan amina rantai panjang untuk mendapatkan Anti-Terra U. Ada juga P104/104S dari BYK dengan gugus ujung fungsional tinggi berdasarkan reaksi adisi DA. BESM® 9116 dari Shierli adalah dispersan deflokulasi dan dispersan standar dalam industri dempul. Ia memiliki kemampuan pembasahan yang baik, sifat anti-pengendapan, dan stabilitas penyimpanan. Ia juga dapat meningkatkan sifat anti-korosi dan banyak digunakan dalam primer anti-korosi. BESM® 9104/9104S juga merupakan dispersan flokulasi terkontrol yang khas dengan beberapa gugus penambat. Ia dapat membentuk struktur jaringan ketika didispersikan, yang sangat membantu dalam mengendalikan sedimentasi pigmen dan warna mengambang. Karena bahan baku dispersan turunan asam lemak tidak lagi bergantung pada bahan baku petrokimia, maka bahan baku tersebut dapat diperbarui.

(2) Polimer ester asam fosfor organik. Jenis dispersan ini memiliki kemampuan pengikatan universal untuk pigmen anorganik. Misalnya, BYK 110/180/111 dan BESM® 9110/9108/9101 dari Shierli adalah dispersan yang sangat baik untuk mendispersikan titanium dioksida dan pigmen anorganik, dengan pengurangan viskositas, pengembangan warna, dan kinerja penyimpanan yang luar biasa. Selain itu, BYK 103 dan BESM® 9103 dari Shierli keduanya menunjukkan keunggulan pengurangan viskositas dan stabilitas penyimpanan yang sangat baik ketika mendispersikan bubur matte.

(3) Polieter alifatik non-ionik dan eter polioksietilen alkilfenol. Berat molekul jenis dispersan ini umumnya kurang dari 2000 g/mol, dan lebih berfokus pada dispersi pigmen dan pengisi anorganik. Mereka dapat membantu membasahi pigmen selama penggilingan, secara efektif mengadsorpsi pada permukaan pigmen anorganik dan mencegah stratifikasi dan pengendapan pigmen, serta dapat mengontrol flokulasi dan mencegah warna mengambang. Namun, karena berat molekulnya yang kecil, mereka tidak dapat memberikan hambatan sterik yang efektif, juga tidak dapat meningkatkan kilap dan kejelasan lapisan cat. Gugus penambat ionik tidak dapat teradsorpsi pada permukaan pigmen organik.

Dispersan dengan berat molekul tinggi
Pada tahun 1970, pigmen organik mulai digunakan dalam jumlah besar. Pigmen ftalosianin ICI, pigmen kuinakridon DuPont, pigmen kondensasi azo CIBA, pigmen benzimidazolon Clariant, dan lain-lain, semuanya diindustrialisasi dan memasuki pasar pada tahun 1970-an. Zat pembasah dan pendispersi dengan berat molekul rendah yang asli tidak lagi mampu menstabilkan pigmen-pigmen ini, dan zat pendispersi baru dengan berat molekul tinggi mulai dikembangkan.

Jenis dispersan ini memiliki berat molekul 5000-25000 g/mol, dengan sejumlah besar gugus penambat pigmen pada molekulnya. Rantai utama polimer memberikan kompatibilitas yang luas, dan rantai samping yang terlarut memberikan hambatan sterik, sehingga partikel pigmen sepenuhnya berada dalam keadaan terdeflokulasi dan stabil. Dispersan dengan berat molekul tinggi dapat menstabilkan berbagai pigmen dan sepenuhnya mengatasi masalah seperti warna mengambang dan flokulasi, terutama untuk pigmen organik dan karbon hitam dengan ukuran partikel kecil dan mudah flokulasi. Dispersan dengan berat molekul tinggi adalah semua dispersan deflokulasi dengan banyak gugus penambat pigmen pada rantai molekulnya, yang dapat sangat mengurangi viskositas pasta warna, meningkatkan kekuatan pewarnaan pigmen, kilap dan kecerahan cat, serta meningkatkan transparansi pigmen transparan. Dalam sistem berbasis air, dispersan dengan berat molekul tinggi memiliki ketahanan air dan ketahanan saponifikasi yang sangat baik. Tentu saja, dispersan dengan berat molekul tinggi juga dapat memiliki beberapa efek samping, yang terutama berasal dari nilai amina dispersan tersebut. Nilai amina yang tinggi akan menyebabkan peningkatan viskositas sistem epoksi selama penyimpanan; pengurangan periode aktivasi poliuretan dua komponen (menggunakan isosianat aromatik); pengurangan reaktivitas sistem pengerasan asam; dan melemahnya efek katalitik katalis kobalt dalam alkida pengeringan udara.

Dari perspektif struktur kimia, jenis dispersan ini terutama terbagi menjadi tiga kategori:

(1) Dispersan poliuretan dengan berat molekul tinggi, yang merupakan dispersan poliuretan tipikal. Misalnya, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063, dan generasi terbaru dispersan poliuretan BYK 2155 dan BESM® 9248. Jenis dispersan ini muncul relatif awal dan memiliki audiens yang luas. Ia memiliki sifat pengurangan viskositas dan pengembangan warna yang baik untuk pigmen organik dan karbon hitam, dan pernah menjadi dispersan standar untuk pigmen organik. Generasi terbaru dispersan poliuretan telah secara signifikan meningkatkan sifat pengurangan viskositas dan pengembangan warna. BYK 170 dan BESM® 9107 lebih cocok untuk sistem yang dikatalisis asam. Zat pendispersi ini tidak memiliki nilai amina, sehingga mengurangi risiko penggumpalan selama penyimpanan cat dan tidak memengaruhi pengeringan cat.

(2) Dispersan poliakrilat. Dispersan ini, seperti BYK 190 dan BESM® 9003, telah menjadi dispersan standar universal untuk pelapis berbasis air.

(3) Dispersan polimer hiperbercabang. Dispersan hiperbercabang yang paling banyak digunakan adalah Lubrizol 24000 dan BESM® 9240, yang merupakan amida + imida berbasis poliester rantai panjang. Kedua produk ini merupakan produk yang dipatenkan yang terutama mengandalkan tulang punggung poliester untuk menstabilkan pigmen. Kemampuan mereka untuk menangani karbon hitam masih sangat baik. Namun, poliester akan mengkristal pada suhu rendah dan juga akan mengendap dalam cat jadi. Masalah ini berarti bahwa 24000 hanya dapat digunakan dalam tinta. Bagaimanapun, ia dapat menunjukkan pengembangan warna dan stabilitas yang sangat baik ketika digunakan untuk mendispersikan karbon hitam dalam industri tinta. Untuk meningkatkan kinerja kristalisasi, Lubrizol 32500 dan BESM® 9245 muncul satu demi satu. Dibandingkan dengan dua kategori pertama, dispersan polimer hiperbercabang memiliki struktur molekul bulat dan gugus afinitas pigmen yang sangat terkonsentrasi, biasanya dengan pengembangan warna yang luar biasa dan kinerja pengurangan viskositas yang lebih kuat. Kompatibilitas dispersan poliuretan dapat disesuaikan dalam rentang yang luas, terutama mencakup semua resin alkid dari minyak panjang hingga minyak pendek, semua resin poliester jenuh, dan resin akrilik hidroksil, serta dapat menstabilkan sebagian besar karbon hitam dan pigmen organik dengan berbagai struktur. Karena masih terdapat banyak sekali jenis dengan berat molekul antara 6000-15000, pelanggan perlu melakukan penyaringan untuk kompatibilitas dan jumlah penambahan.

Dispersan polimerisasi radikal bebas yang dapat dikendalikan
Setelah tahun 1990, permintaan pasar untuk dispersi pigmen semakin meningkat dan terjadi terobosan dalam teknologi sintesis polimer, serta dikembangkanlah generasi terbaru dispersan polimerisasi radikal bebas terkontrol.

Polimerisasi radikal bebas terkontrol (CFRP) memiliki struktur yang dirancang secara presisi, dengan gugus penambat di salah satu ujung polimer dan segmen terlarut di ujung lainnya. CFRP menggunakan monomer yang sama dengan polimerisasi konvensional, tetapi karena monomer tersusun lebih teratur pada segmen molekuler dan distribusi berat molekul lebih seragam, kinerja dispersan polimer yang disintesis mengalami peningkatan kualitatif yang signifikan. Gugus penambat yang efisien ini sangat meningkatkan kemampuan anti-flokulasi dispersan dan pengembangan warna pigmen. Segmen terlarut yang presisi memberikan dispersan viskositas penggilingan pasta warna yang lebih rendah dan penambahan pigmen yang tinggi, serta dispersan memiliki kompatibilitas yang luas dengan berbagai bahan dasar resin.

Pengembangan dispersan pelapis modern memiliki sejarah kurang dari 100 tahun. Terdapat banyak jenis dispersan untuk berbagai pigmen dan sistem di pasaran. Sumber utama bahan baku dispersan masih berupa bahan baku petrokimia. Meningkatkan proporsi bahan baku terbarukan dalam dispersan merupakan arah pengembangan yang sangat menjanjikan. Dari proses pengembangan dispersan, dispersan menjadi semakin efisien. Baik itu kemampuan pengurangan viskositas maupun pengembangan warna dan kemampuan lainnya terus meningkat secara bersamaan, proses ini akan terus berlanjut di masa depan.

Nanjing Reborn New Materials menyediakanzat pendispersi pembasah untuk cat dan pelapis, termasuk beberapa yang cocok dengan Disperbyk.