In ultimo articoloAbbiamo introdotto la comparsa dei disperdenti, alcuni meccanismi e funzioni degli stessi. In questo passaggio, esploreremo le tipologie di disperdenti in diversi periodi storici, analizzandone l'evoluzione.

Agente bagnante e disperdente tradizionale a basso peso molecolare
Il primo disperdente utilizzato è stato il sale di trietanolammina di un acido grasso, introdotto sul mercato circa 100 anni fa. Questo disperdente è molto efficiente ed economico nelle applicazioni industriali generali di verniciatura. Il suo utilizzo non è impossibile e le sue prestazioni iniziali nei sistemi alchidici a medio contenuto di olio non sono male.

Tra gli anni '40 e '70, i pigmenti utilizzati nell'industria dei rivestimenti erano pigmenti inorganici e alcuni pigmenti organici più facili da disperdere. I disperdenti di quel periodo erano sostanze simili ai tensioattivi, con un gruppo di ancoraggio del pigmento a un'estremità e un segmento compatibile con la resina all'altra. La maggior parte delle molecole aveva un solo punto di ancoraggio per il pigmento.

Dal punto di vista strutturale, possono essere suddivise in tre categorie:

(1) derivati ​​degli acidi grassi, inclusi ammidi degli acidi grassi, sali di ammidi degli acidi grassi e polieteri degli acidi grassi. Ad esempio, gli acidi grassi modificati con blocchi sviluppati da BYK nel 1920-1930, che sono stati salati con ammine a catena lunga per ottenere Anti-Terra U. Esiste anche il P104/104S di BYK con gruppi terminali altamente funzionali basati sulla reazione di addizione DA. Il BESM® 9116 di Shierli è un disperdente deflocculante e un disperdente standard nell'industria degli stucchi. Ha una buona bagnabilità, proprietà anti-sedimentazione e stabilità di conservazione. Può anche migliorare le proprietà anticorrosive ed è ampiamente utilizzato nei primer anticorrosivi. Il BESM® 9104/9104S è anche un tipico disperdente a flocculazione controllata con molteplici gruppi di ancoraggio. Può formare una struttura reticolare quando disperso, il che è molto utile per controllare la sedimentazione del pigmento e il colore galleggiante. Poiché le materie prime disperdenti derivate dagli acidi grassi non dipendono più da materie prime petrolchimiche, sono rinnovabili.

(2) Polimeri di estere dell'acido fosforico organico. Questo tipo di disperdente ha una capacità di ancoraggio universale per i pigmenti inorganici. Ad esempio, BYK 110/180/111 e BESM® 9110/9108/9101 di Shierli sono eccellenti disperdenti per la dispersione di biossido di titanio e pigmenti inorganici, con un'eccezionale riduzione della viscosità, sviluppo del colore e prestazioni di conservazione. Inoltre, BYK 103 e BESM® 9103 di Shierli mostrano entrambi eccellenti vantaggi in termini di riduzione della viscosità e stabilità di conservazione quando si disperdono sospensioni opache.

(3) Polieteri alifatici non ionici ed eteri alchilfenolici poliossietilenici. Il peso molecolare di questo tipo di disperdente è generalmente inferiore a 2000 g/mol e si concentra maggiormente sulla dispersione di pigmenti inorganici e cariche. Possono contribuire a bagnare i pigmenti durante la macinazione, adsorbire efficacemente sulla superficie dei pigmenti inorganici e prevenire la stratificazione e la precipitazione dei pigmenti, nonché controllare la flocculazione e prevenire la dispersione dei colori. Tuttavia, a causa del basso peso molecolare, non possono fornire un efficace impedimento sterico, né possono migliorare la brillantezza e la nitidezza del film di vernice. I gruppi di ancoraggio ionico non possono essere adsorbiti sulla superficie dei pigmenti organici.

Disperdenti ad alto peso molecolare
Nel 1970, i pigmenti organici iniziarono ad essere utilizzati in grandi quantità. I ​​pigmenti di ftalocianina della ICI, i pigmenti di chinacridone della DuPont, i pigmenti di condensazione azoica della CIBA, i pigmenti di benzimidazolone della Clariant, ecc., furono tutti industrializzati ed entrarono nel mercato negli anni '70. Gli agenti bagnanti e disperdenti a basso peso molecolare originali non erano più in grado di stabilizzare questi pigmenti e si iniziò a sviluppare nuovi disperdenti ad alto peso molecolare.

Questo tipo di disperdente ha un peso molecolare di 5000-25000 g/mol, con un elevato numero di gruppi di ancoraggio per pigmenti sulla molecola. La catena principale polimerica offre un'ampia compatibilità e la catena laterale solvatata fornisce un ingombro sterico, in modo che le particelle di pigmento si trovino completamente in uno stato deflocculato e stabile. I disperdenti ad alto peso molecolare possono stabilizzare vari pigmenti e risolvere completamente problemi come la dispersione del colore e la flottazione, soprattutto per i pigmenti organici e il nerofumo con piccole dimensioni delle particelle e facile flocculazione. I disperdenti ad alto peso molecolare sono tutti disperdenti deflocculanti con molteplici gruppi di ancoraggio per pigmenti sulla catena molecolare, che possono ridurre fortemente la viscosità della pasta di colore, migliorare la forza colorante del pigmento, la brillantezza e la vivacità della vernice e migliorare la trasparenza dei pigmenti trasparenti. Nei sistemi a base acquosa, i disperdenti ad alto peso molecolare hanno un'eccellente resistenza all'acqua e alla saponificazione. Naturalmente, i disperdenti ad alto peso molecolare possono anche avere alcuni effetti collaterali, che derivano principalmente dal valore amminico del disperdente. Un elevato valore di ammina comporterà un aumento della viscosità dei sistemi epossidici durante lo stoccaggio; una riduzione del periodo di attivazione dei poliuretani bicomponenti (che utilizzano isocianati aromatici); una ridotta reattività dei sistemi a indurimento acido; e un indebolimento dell'effetto catalitico dei catalizzatori al cobalto nelle resine alchidiche ad asciugatura all'aria.

Dal punto di vista della struttura chimica, questo tipo di disperdente si suddivide principalmente in tre categorie:

(1) Disperdenti poliuretanici ad alto peso molecolare, che sono tipici disperdenti poliuretanici. Ad esempio, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 e l'ultima generazione di disperdenti poliuretanici BYK 2155 e BESM® 9248. Questo tipo di disperdente è apparso relativamente presto e ha un'ampia diffusione. Ha buone proprietà di riduzione della viscosità e di sviluppo del colore per pigmenti organici e nerofumo, ed è diventato il disperdente standard per i pigmenti organici. L'ultima generazione di disperdenti poliuretanici ha migliorato significativamente sia le proprietà di riduzione della viscosità che di sviluppo del colore. BYK 170 e BESM® 9107 sono più adatti per sistemi catalizzati da acidi. Il disperdente non ha valore amminico, il che riduce il rischio di agglomerazione durante lo stoccaggio della vernice e non influisce sull'essiccazione della vernice.

(2) Disperdenti poliacrilici. Questi disperdenti, come BYK 190 e BESM® 9003, sono diventati disperdenti standard universali per i rivestimenti a base d'acqua.

(3) Disperdenti polimerici iperramificati. I disperdenti iperramificati più utilizzati sono Lubrizol 24000 e BESM® 9240, che sono ammidi + immidi a base di poliesteri a catena lunga. Questi due prodotti sono brevettati e si basano principalmente sulla struttura poliestere per stabilizzare i pigmenti. La loro capacità di gestire il nerofumo è ancora eccellente. Tuttavia, il poliestere cristallizza a basse temperature e precipita anche nella vernice finita. Questo problema significa che il 24000 può essere utilizzato solo negli inchiostri. Dopotutto, può mostrare un ottimo sviluppo del colore e stabilità quando utilizzato per disperdere il nerofumo nell'industria degli inchiostri. Per migliorare le prestazioni di cristallizzazione, sono apparsi uno dopo l'altro Lubrizol 32500 e BESM® 9245. Rispetto alle prime due categorie, i disperdenti polimerici iperramificati hanno una struttura molecolare sferica e gruppi di affinità per i pigmenti altamente concentrati, di solito con un eccezionale sviluppo del colore e prestazioni di riduzione della viscosità più elevate. La compatibilità dei disperdenti poliuretanici può essere regolata su un'ampia gamma, coprendo principalmente tutte le resine alchidiche, da quelle a catena lunga a quelle a catena corta, tutte le resine poliestere sature e le resine acriliche idrossilate, e può stabilizzare la maggior parte dei neri di carbonio e dei pigmenti organici di varie strutture. Poiché esiste ancora un gran numero di gradi diversi tra i pesi molecolari 6000 e 15000, i clienti devono effettuare uno screening per verificarne la compatibilità e la quantità da aggiungere.

Disperdenti controllabili per la polimerizzazione a radicali liberi
Dopo il 1990, la domanda di mercato per la dispersione di pigmenti è ulteriormente migliorata e si sono verificati progressi significativi nella tecnologia di sintesi dei polimeri, portando allo sviluppo dell'ultima generazione di disperdenti a polimerizzazione radicalica controllata.

La polimerizzazione radicalica controllata (CFRP) presenta una struttura progettata con precisione, con un gruppo di ancoraggio a un'estremità del polimero e un segmento solvatato all'altra. La CFRP utilizza gli stessi monomeri della polimerizzazione convenzionale, ma poiché i monomeri sono disposti in modo più regolare sui segmenti molecolari e la distribuzione del peso molecolare è più uniforme, le prestazioni del disperdente polimerico sintetizzato subiscono un salto qualitativo. Questo efficiente gruppo di ancoraggio migliora notevolmente la capacità antiflocculazione del disperdente e lo sviluppo del colore del pigmento. Il segmento solvatato preciso conferisce al disperdente una minore viscosità di macinazione della pasta colorata e un'elevata capacità di aggiunta di pigmento, e il disperdente presenta un'ampia compatibilità con diversi materiali di base resinosi.

Lo sviluppo dei moderni disperdenti per vernici ha una storia inferiore a 100 anni. Sul mercato sono disponibili molti tipi di disperdenti per diversi pigmenti e sistemi. La principale fonte di materie prime per i disperdenti è ancora costituita da materie prime petrolchimiche. L'aumento della percentuale di materie prime rinnovabili nei disperdenti rappresenta una direzione di sviluppo molto promettente. Grazie al processo di sviluppo, i disperdenti stanno diventando sempre più efficienti. Che si tratti di capacità di riduzione della viscosità o di sviluppo del colore e altre caratteristiche, questo processo sta migliorando simultaneamente e continuerà in futuro.

Nanjing Reborn New Materials fornisceagente disperdente bagnante per vernici e rivestimenti, tra cui alcuni che corrispondono a Disperbyk.