In 最後の記事前回は、分散剤の出現、分散剤の作用機序と機能について概説しました。今回は、分散剤の発展の歴史を踏まえ、時代ごとの分散剤の種類について探っていきます。

従来の低分子量湿潤分散剤
最も初期の分散剤は脂肪酸トリエタノールアミン塩で、約100年前に市場に投入されました。この分散剤は、一般的な工業用塗料用途において非常に効率的かつ経済的です。中油アルキド系塗料への使用も不可能ではなく、初期性能も悪くありません。

1940年代から1970年代にかけて、塗料業界で使用されていた顔料は無機顔料と、分散しやすい一部の有機顔料であった。この時期の分散剤は界面活性剤に似た物質で、一方の端に顔料固定基、もう一方の端に樹脂適合性セグメントを有していた。ほとんどの分子は顔料固定点を1つしか持っていなかった。

構造的な観点から見ると、それらは3つのカテゴリーに分類できる。

（１）脂肪酸誘導体、脂肪酸アミド、脂肪酸アミド塩、脂肪酸ポリエーテルなど。例えば、1920～1930年にBYKが開発したブロックを有する修飾脂肪酸は、長鎖アミンと塩化してAnti-Terra Uを得た。また、DA付加反応に基づく高官能性末端基を有するBYKのP104/104Sもある。ShierliのBESM® 9116は、パテ業界で標準的な分散剤である解凝集分散剤である。濡れ性、沈降防止性、貯蔵安定性に優れている。また、防錆性を向上させることができ、防錆プライマーに広く使用されている。BESM® 9104/9104Sも、複数のアンカー基を有する典型的な制御凝集分散剤である。分散時にネットワーク構造を形成できるため、顔料の沈降や浮遊色の制御に非常に役立つ。脂肪酸誘導体分散剤の原料はもはや石油化学原料に依存していないため、再生可能である。

（２）有機リン酸エステルポリマー。このタイプの分散剤は、無機顔料に対して汎用的なアンカー能力を有します。例えば、Shierli社のBYK 110/180/111およびBESM® 9110/9108/9101は、二酸化チタンおよび無機顔料の分散に優れた分散剤であり、優れた粘度低下、発色性、および保存性を有します。また、Shierli社のBYK 103およびBESM® 9103は、マットスラリーの分散において、優れた粘度低下効果と保存安定性を示します。

（３）非イオン性脂肪族ポリエーテルおよびアルキルフェノールポリオキシエチレンエーテル。このタイプの分散剤の分子量は一般的に２０００ g/mol未満であり、無機顔料および充填剤の分散に重点を置いています。これらは、粉砕中に顔料を湿潤させ、無機顔料の表面に効果的に吸着して顔料の層状化および沈殿を防ぎ、凝集を制御して浮遊色を防ぐことができます。ただし、分子量が小さいため、効果的な立体障害を提供できず、塗膜の光沢と鮮明度を向上させることもできません。イオンアンカー基は有機顔料の表面に吸着できません。

高分子量分散剤
1970年代に入ると、有機顔料が大量に使用されるようになった。ICIのフタロシアニン顔料、デュポンのキナクリドン顔料、CIBAのアゾ縮合顔料、クラリアントのベンズイミダゾロン顔料などが工業化され、1970年代に市場に投入された。従来の低分子量湿潤分散剤ではこれらの顔料を安定化させることができず、新たな高分子量分散剤の開発が始まった。

このタイプの分散剤は分子量が5000～25000 g/molで、分子上に多数の顔料アンカー基を有しています。ポリマー主鎖は幅広い相溶性を提供し、溶媒和側鎖は立体障害を提供するため、顔料粒子は完全に解凝集して安定した状態になります。高分子量分散剤は、さまざまな顔料を安定化させ、特に粒子サイズが小さく凝集しやすい有機顔料やカーボンブラックの場合、浮遊色や浮遊などの問題を完全に解決できます。高分子量分散剤はすべて、分子鎖上に複数の顔料アンカー基を有する解凝集分散剤であり、カラーペーストの粘度を大幅に低下させ、顔料の着色力、塗料の光沢と鮮やかさを向上させ、透明顔料の透明度を向上させることができます。水性システムでは、高分子量分散剤は優れた耐水性と鹸化耐性を有します。もちろん、高分子量分散剤にも副作用があり、これは主に分散剤のアミン価に起因します。アミン価が高いと、エポキシ系樹脂の保管中の粘度が増加し、2成分ポリウレタン（芳香族イソシアネートを使用）の活性化期間が短縮され、酸硬化系樹脂の反応性が低下し、空気乾燥アルキド樹脂におけるコバルト触媒の触媒効果が弱まる。

化学構造の観点から見ると、このタイプの分散剤は主に3つのカテゴリーに分類されます。

（１）高分子量ポリウレタン分散剤は、代表的なポリウレタン分散剤です。例えば、BYK 160/161/163/164、BESM® 9160/9161/9163/9164、EFKA 4060/4061/4063、および最新世代のポリウレタン分散剤であるBYK 2155とBESM® 9248などがあります。このタイプの分散剤は比較的早く登場し、広く普及しています。有機顔料やカーボンブラックに対して優れた粘度低下特性と発色特性を持ち、かつては有機顔料の標準分散剤でした。最新世代のポリウレタン分散剤は、粘度低下特性と発色特性の両方を大幅に改善しています。BYK 170とBESM® 9107は、酸触媒システムにより適しています。この分散剤はアミン価を持たないため、塗料の保管中の凝集リスクが低減され、塗料の乾燥に影響を与えません。

（２）ポリアクリレート分散剤。BYK 190やBESM® 9003などのこれらの分散剤は、水性塗料の標準的な分散剤となっています。

（３）ハイパーブランチポリマー分散剤。最も広く使用されているハイパーブランチ分散剤は、長鎖ポリエステルをベースとしたアミド＋イミドであるLubrizol 24000とBESM® 9240です。これら２つの製品は、主にポリエステル骨格を利用して顔料を安定化させる特許製品です。カーボンブラックの処理能力は依然として優れています。しかし、ポリエステルは低温で結晶化し、完成した塗料中に沈殿します。この問題により、24000はインクにしか使用できません。とはいえ、インク業界でカーボンブラックを分散させる場合、非常に優れた発色性と安定性を示すことができます。結晶化性能を改善するために、Lubrizol 32500とBESM® 9245が次々と登場しました。最初の２つのカテゴリーと比較すると、ハイパーブランチポリマー分散剤は球状の分子構造と高濃度の顔料親和性基を有しており、通常、優れた発色性とより強力な粘度低下性能を備えています。ポリウレタン分散剤の相溶性は広範囲に調整可能で、主に長油から短油までのすべてのアルキド樹脂、すべての飽和ポリエステル樹脂、およびヒドロキシアクリル樹脂をカバーし、ほとんどのカーボンブラックや様々な構造の有機顔料を安定化できます。分子量6000～15000の範囲には依然として多くの異なるグレードが存在するため、お客様は相溶性と添加量について検討する必要があります。

制御可能なフリーラジカル重合分散剤
1990年以降、顔料分散剤の市場需要はさらに高まり、ポリマー合成技術に画期的な進歩があり、最新世代の制御ラジカル重合分散剤が開発された。

制御可能なフリーラジカル重合（CFRP）は、ポリマーの一端にアンカー基、もう一端に溶媒和セグメントを有する、精密に設計された構造を持つ。CFRPは従来の重合と同じモノマーを使用するが、モノマーが分子セグメント上に規則的に配列され、分子量分布がより均一であるため、合成されたポリマー分散剤の性能は飛躍的に向上する。この効率的なアンカー基は、分散剤の凝集防止能力と顔料の発色性を大幅に向上させる。精密に設計された溶媒和セグメントは、分散剤のカラーペーストの粉砕粘度を低くし、顔料添加量を増加させ、様々な樹脂基材との幅広い相溶性を実現する。

現代の塗料用分散剤の開発の歴史は100年にも満たない。市場には様々な顔料やシステムに対応した多くの種類の分散剤が存在する。分散剤の原料の主源は依然として石油化学原料である。分散剤における再生可能な原料の割合を増やすことは、非常に有望な開発方向である。分散剤の開発過程において、分散剤はますます効率化されている。粘度低下能力、発色能力など、様々な能力が同時に向上しており、このプロセスは今後も継続していくであろう。

南京リボーン新材料は塗料およびコーティング剤用湿潤分散剤ディスパービクに一致するものも含まれる。