In laatste artikelIn het vorige deel hebben we de opkomst van dispergeermiddelen geïntroduceerd, evenals enkele mechanismen en functies ervan. In dit deel zullen we de verschillende soorten dispergeermiddelen in verschillende perioden onderzoeken, samen met de ontwikkelingsgeschiedenis ervan.

Traditioneel bevochtigings- en dispergeermiddel met een laag moleculair gewicht
Het eerste dispergeermiddel was triethanolaminezout van vetzuren, dat ongeveer 100 jaar geleden op de markt kwam. Dit dispergeermiddel is zeer efficiënt en economisch in algemene industriële verftoepassingen. Het is niet onmogelijk om het te gebruiken, en de initiële prestaties in middeloliehoudende alkydsystemen zijn niet slecht.

In de periode van de jaren 1940 tot de jaren 1970 werden in de coatingsindustrie anorganische pigmenten gebruikt, aangevuld met enkele organische pigmenten die gemakkelijker te dispergeren waren. Dispergeermiddelen in die periode waren stoffen die vergelijkbaar waren met oppervlakteactieve stoffen, met een pigmentverankeringsgroep aan het ene uiteinde en een harscompatibel segment aan het andere uiteinde. De meeste moleculen hadden slechts één pigmentverankeringspunt.

Structureel gezien kunnen ze in drie categorieën worden verdeeld:

(1) vetzuurderivaten, waaronder vetzuuramiden, vetzuuramidezouten en vetzuurpolyethers. Bijvoorbeeld de gemodificeerde vetzuren met blokken die in 1920-1930 door BYK werden ontwikkeld en die met langeketenaminen werden gezouten om Anti-Terra U te verkrijgen. Er is ook BYK's P104/104S met hoogfunctionele eindgroepen op basis van een DA-additiereactie. BESM® 9116 van Shierli is een deflocculerend dispergeermiddel en een standaard dispergeermiddel in de kitindustrie. Het heeft een goede bevochtigbaarheid, anti-bezinkingseigenschappen en opslagstabiliteit. Het kan ook de anticorrosie-eigenschappen verbeteren en wordt veel gebruikt in anticorrosieprimers. BESM® 9104/9104S is ook een typisch gecontroleerd flocculatiedispergeermiddel met meerdere verankeringsgroepen. Het kan een netwerkstructuur vormen wanneer het gedispergeerd is, wat zeer nuttig is bij het beheersen van pigmentbezinking en zwevende kleur. Omdat de grondstoffen voor dispergeermiddelen op basis van vetzuurderivaten niet langer afhankelijk zijn van petrochemische grondstoffen, zijn ze hernieuwbaar.

(2) Organische fosforzuuresterpolymeren. Dit type dispergeermiddel heeft een universeel verankerend vermogen voor anorganische pigmenten. BYK 110/180/111 en BESM® 9110/9108/9101 van Shierli zijn bijvoorbeeld uitstekende dispergeermiddelen voor het dispergeren van titaandioxide en anorganische pigmenten, met een uitstekende viscositeitsvermindering, kleurontwikkeling en opslagprestaties. Daarnaast vertonen BYK 103 en BESM® 9103 van Shierli beide uitstekende voordelen op het gebied van viscositeitsvermindering en opslagstabiliteit bij het dispergeren van matte slurries.

(3) Niet-ionische alifatische polyethers en alkylfenolpolyoxyethyleenethers. Het molecuulgewicht van dit type dispergeermiddel is over het algemeen minder dan 2000 g/mol, en het is meer gericht op de dispersie van anorganische pigmenten en vulstoffen. Ze kunnen helpen de pigmenten te bevochtigen tijdens het malen, effectief adsorberen op het oppervlak van anorganische pigmenten en de stratificatie en neerslag van pigmenten voorkomen, en kunnen flocculatie beheersen en zwevende kleuren voorkomen. Vanwege het lage molecuulgewicht kunnen ze echter geen effectieve sterische hindering bieden, noch de glans en helderheid van de verffilm verbeteren. Ionische verankeringsgroepen kunnen niet worden geadsorbeerd op het oppervlak van organische pigmenten.

Dispergeermiddelen met een hoog moleculair gewicht
In 1970 begon men organische pigmenten op grote schaal te gebruiken. De ftalocyaninepigmenten van ICI, de chinacridonpigmenten van DuPont, de azocondensatiepigmenten van CIBA, de benzimidazolonpigmenten van Clariant, enzovoort, werden allemaal geïndustrialiseerd en kwamen in de jaren zeventig op de markt. De oorspronkelijke bevochtigings- en dispergeermiddelen met een laag moleculair gewicht konden deze pigmenten niet langer stabiliseren, en er werden nieuwe dispergeermiddelen met een hoog moleculair gewicht ontwikkeld.

Dit type dispergeermiddel heeft een molecuulgewicht van 5000-25000 g/mol, met een groot aantal pigmentverankeringsgroepen op het molecuul. De polymeerhoofdketen zorgt voor een brede compatibiliteit en de gesolvateerde zijketen zorgt voor sterische hindering, waardoor de pigmentdeeltjes volledig gedeflokkuleerd en stabiel blijven. Dispergeermiddelen met een hoog molecuulgewicht kunnen diverse pigmenten stabiliseren en problemen zoals zwevende kleur en flocculatie volledig oplossen, met name voor organische pigmenten en roet met een kleine deeltjesgrootte en gemakkelijke flocculatie. Dispergeermiddelen met een hoog molecuulgewicht zijn allemaal deflokkulerende dispergeermiddelen met meerdere pigmentverankeringsgroepen op de molecuulketen, die de viscositeit van de kleurpasta sterk kunnen verlagen, de kleurkracht, glans en levendigheid van de verf kunnen verbeteren en de transparantie van transparante pigmenten kunnen verhogen. In systemen op waterbasis hebben dispergeermiddelen met een hoog molecuulgewicht een uitstekende waterbestendigheid en verzepingsbestendigheid. Natuurlijk kunnen dispergeermiddelen met een hoog molecuulgewicht ook enkele bijwerkingen hebben, die voornamelijk voortkomen uit de aminewaarde van het dispergeermiddel. Een hoge aminewaarde leidt tot een verhoogde viscositeit van epoxysystemen tijdens opslag; een kortere activeringsperiode van tweecomponentenpolyurethanen (met behulp van aromatische isocyanaten); een verminderde reactiviteit van zuurhardende systemen; en een verzwakt katalytisch effect van kobaltkatalysatoren in luchtdrogende alkydharsen.

Vanuit het oogpunt van chemische structuur wordt dit type dispergeermiddel hoofdzakelijk in drie categorieën verdeeld:

(1) Polyurethaandispergeermiddelen met een hoog moleculair gewicht, dit zijn typische polyurethaandispergeermiddelen. Bijvoorbeeld BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063, en de nieuwste generatie polyurethaandispergeermiddelen BYK 2155 en BESM® 9248. Dit type dispergeermiddel verscheen relatief vroeg en heeft een breed publiek. Het heeft goede viscositeitsverlagende en kleurontwikkelende eigenschappen voor organische pigmenten en roet, en werd ooit het standaarddispergeermiddel voor organische pigmenten. De nieuwste generatie polyurethaandispergeermiddelen heeft zowel de viscositeitsverlagende als de kleurontwikkelende eigenschappen aanzienlijk verbeterd. BYK 170 en BESM® 9107 zijn meer geschikt voor zuurgekatalyseerde systemen. Het dispergeermiddel heeft geen aminegroep, waardoor het risico op agglomeratie tijdens de opslag van de verf wordt verminderd en het droogproces niet wordt beïnvloed.

(2) Polyacrylaat-dispergeermiddelen. Deze dispergeermiddelen, zoals BYK 190 en BESM® 9003, zijn universele standaarddispergeermiddelen geworden voor coatings op waterbasis.

(3) Hypervertakte polymeerdispergeermiddelen. De meest gebruikte hypervertakte dispergeermiddelen zijn Lubrizol 24000 en BESM® 9240, dit zijn amiden + imiden op basis van lange polyesterketens. Deze twee producten zijn gepatenteerd en vertrouwen voornamelijk op de polyesterruggengraat om pigmenten te stabiliseren. Hun vermogen om roet te verwerken is nog steeds uitstekend. Polyester kristalliseert echter bij lage temperaturen en slaat ook neer in de afgewerkte verf. Dit probleem betekent dat 24000 alleen in inkten kan worden gebruikt. Het vertoont immers een zeer goede kleurontwikkeling en -stabiliteit bij gebruik als dispersiemiddel voor roet in de inktindustrie. Om de kristallisatieprestaties te verbeteren, verschenen Lubrizol 32500 en BESM® 9245 na elkaar. In vergelijking met de eerste twee categorieën hebben hypervertakte polymeerdispergeermiddelen een bolvormige moleculaire structuur en sterk geconcentreerde pigmentaffiniteitsgroepen, wat doorgaans resulteert in een uitstekende kleurontwikkeling en een sterkere viscositeitsverlagende werking. De compatibiliteit van polyurethaandispergeermiddelen kan over een breed bereik worden aangepast, voornamelijk voor alle alkydharsen van lange tot korte olie, alle verzadigde polyesterharsen en hydroxylacrylharsen. Het middel kan ook de meeste roetsoorten en organische pigmenten met verschillende structuren stabiliseren. Omdat er nog steeds een groot aantal verschillende kwaliteiten bestaat met molecuulgewichten tussen 6000 en 15000, moeten klanten de compatibiliteit en de juiste dosering controleren.

Beheersbare dispergeermiddelen voor vrije radicalenpolymerisatie
Na 1990 nam de marktvraag naar pigmentdispersies verder toe en vonden er doorbraken plaats in de polymeersynthesetechnologie, wat leidde tot de ontwikkeling van de nieuwste generatie dispergeermiddelen voor gecontroleerde vrije-radicale polymerisatie.

Gecontroleerde vrije radicalenpolymerisatie (CFRP) heeft een nauwkeurig ontworpen structuur, met een verankeringsgroep aan het ene uiteinde van het polymeer en een gesolvateerd segment aan het andere uiteinde. CFRP gebruikt dezelfde monomeren als conventionele polymerisatie, maar doordat de monomeren regelmatiger over de moleculaire segmenten zijn verdeeld en de molecuulgewichtsverdeling uniformer is, is de prestatie van het gesynthetiseerde polymeerdispergeermiddel aanzienlijk verbeterd. Deze efficiënte verankeringsgroep verbetert de anti-flocculatiecapaciteit van het dispergeermiddel en de kleurontwikkeling van het pigment aanzienlijk. Het nauwkeurig gesolvateerde segment zorgt ervoor dat het dispergeermiddel een lagere viscositeit heeft bij het malen van de kleurpasta en een hogere pigmenttoevoeging mogelijk maakt. Bovendien is het dispergeermiddel breed compatibel met diverse harsbasismaterialen.

De ontwikkeling van moderne coatingdispergeermiddelen kent een geschiedenis van minder dan 100 jaar. Er zijn veel verschillende soorten dispergeermiddelen voor diverse pigmenten en systemen op de markt. De belangrijkste grondstof voor dispergeermiddelen is nog steeds petrochemisch. Het verhogen van het aandeel hernieuwbare grondstoffen in dispergeermiddelen is een veelbelovende ontwikkelingsrichting. Door de ontwikkeling van dispergeermiddelen worden ze steeds efficiënter. Zowel het vermogen om de viscositeit te verlagen als de kleurontwikkeling en andere eigenschappen verbeteren tegelijkertijd, en deze ontwikkeling zal zich in de toekomst voortzetten.

Nanjing Reborn New Materials levertbevochtigingsmiddel/dispergeermiddel voor verven en coatingswaaronder enkele die overeenkomen met Disperbyk.