In ostatni artykułWprowadziliśmy temat powstania dyspergatorów, ich mechanizmów i funkcji. W tym fragmencie omówimy rodzaje dyspergatorów w różnych okresach oraz historię ich rozwoju.

Tradycyjny środek zwilżający i dyspergujący o małej masie cząsteczkowej
Najwcześniejszym dyspergatorem była sól trietanoloaminowa kwasu tłuszczowego, która pojawiła się na rynku około 100 lat temu. Dyspergator ten jest bardzo wydajny i ekonomiczny w ogólnych zastosowaniach farb przemysłowych. Jego użycie nie jest niemożliwe, a jego początkowe parametry w systemach alkidowych o średniej zawartości oleju są niezłe.

W latach 40. i 70. XX wieku pigmenty stosowane w przemyśle powłokowym były pigmentami nieorganicznymi oraz niektórymi pigmentami organicznymi, które łatwiej było dyspergować. Dyspergatory w tym okresie były substancjami podobnymi do surfaktantów, z grupą kotwiczącą pigment na jednym końcu i segmentem kompatybilnym z żywicą na drugim końcu. Większość cząsteczek miała tylko jeden punkt kotwiczenia pigmentu.

Z punktu widzenia strukturalnego można je podzielić na trzy kategorie:

(1) pochodne kwasów tłuszczowych, w tym amidy kwasów tłuszczowych, sole amidów kwasów tłuszczowych i polietery kwasów tłuszczowych. Na przykład modyfikowane kwasy tłuszczowe z blokami opracowane przez BYK w latach 1920-1930, które poddano soli z aminami o długim łańcuchu w celu uzyskania Anti-Terra U. Istnieje również P104/104S firmy BYK z wysokofunkcyjnymi grupami końcowymi opartymi na reakcji addycji DA. BESM® 9116 firmy Shierli to deflokulujący dyspergator i standardowy dyspergator w przemyśle szpachlówek. Charakteryzuje się dobrą zwilżalnością, właściwościami zapobiegającymi osiadaniu i stabilnością podczas przechowywania. Może również poprawiać właściwości antykorozyjne i jest szeroko stosowany w podkładach antykorozyjnych. BESM® 9104/9104S to również typowy dyspergator o kontrolowanej flokulacji z wieloma grupami kotwiczącymi. Po zdyspergowaniu może tworzyć strukturę sieciową, co jest bardzo pomocne w kontrolowaniu sedymentacji pigmentu i pływania koloru. Ponieważ surowce do produkcji dyspergatorów pochodnych kwasów tłuszczowych nie są już uzależnione od surowców petrochemicznych, można je odnawiać.

(2) Organiczne polimery estrów kwasu fosforowego. Ten rodzaj dyspergatora ma uniwersalne właściwości zakotwiczające dla pigmentów nieorganicznych. Na przykład BYK 110/180/111 i BESM® 9110/9108/9101 firmy Shierli to doskonałe dyspergatory do dyspergowania dwutlenku tytanu i pigmentów nieorganicznych, charakteryzujące się wyjątkową redukcją lepkości, rozwojem koloru i trwałością podczas przechowywania. Ponadto BYK 103 i BESM® 9103 firmy Shierli wykazują doskonałe właściwości w zakresie redukcji lepkości i stabilności podczas przechowywania podczas dyspergowania zawiesin matowych.

(3) Niejonowe polietery alifatyczne i etery polioksyetylenowe alkilofenolowe. Masa cząsteczkowa tego typu dyspergatora wynosi zazwyczaj mniej niż 2000 g/mol i koncentruje się on bardziej na dyspersji nieorganicznych pigmentów i wypełniaczy. Mogą one wspomagać zwilżanie pigmentów podczas mielenia, skutecznie adsorbować się na powierzchni pigmentów nieorganicznych i zapobiegać ich rozwarstwianiu i wytrącaniu, a także kontrolować flokulację i zapobiegać unoszeniu się kolorów. Jednak ze względu na małą masę cząsteczkową nie mogą one zapewnić skutecznej przeszkody przestrzennej ani poprawić połysku i wyrazistości powłoki farby. Jonowe grupy kotwiczące nie mogą być adsorbowane na powierzchni pigmentów organicznych.

Dyspergatory o dużej masie cząsteczkowej
W 1970 roku zaczęto stosować pigmenty organiczne na dużą skalę. Pigmenty ftalocyjaninowe firmy ICI, pigmenty chinakrydonowe firmy DuPont, pigmenty kondensacji azowej firmy CIBA, pigmenty benzimidazolonowe firmy Clariant itp. zostały uprzemysłowione i wprowadzone na rynek w latach 70. XX wieku. Pierwotne środki zwilżające i dyspergujące o niskiej masie cząsteczkowej nie były już w stanie stabilizować tych pigmentów, dlatego zaczęto opracowywać nowe, wysokocząsteczkowe dyspergatory.

Ten rodzaj dyspergatora ma masę cząsteczkową 5000-25000 g/mol i dużą liczbę grup kotwiczących pigment w cząsteczce. Główny łańcuch polimeru zapewnia szeroką kompatybilność, a solwatowany łańcuch boczny zapewnia zawadę przestrzenną, dzięki czemu cząstki pigmentu są całkowicie deflokulowane i stabilne. Dyspergatory o dużej masie cząsteczkowej mogą stabilizować różne pigmenty i całkowicie rozwiązywać problemy, takie jak pływanie koloru i unoszenie się na wodzie, szczególnie w przypadku pigmentów organicznych i sadzy o małym rozmiarze cząstek i łatwej flokulacji. Dyspergatory o dużej masie cząsteczkowej to dyspergatory deflokulujące z wieloma grupami kotwiczącymi pigment w łańcuchu cząsteczkowym, które mogą znacznie zmniejszyć lepkość pasty barwiącej, poprawić siłę barwienia pigmentu, połysk i intensywność farby oraz poprawić transparentność pigmentów transparentnych. W systemach wodnych dyspergatory o dużej masie cząsteczkowej charakteryzują się doskonałą odpornością na wodę i zmydlanie. Oczywiście dyspergatory o dużej masie cząsteczkowej mogą również powodować pewne skutki uboczne, wynikające głównie z wartości aminowej dyspergatora. Wysoka wartość aminowa powoduje wzrost lepkości układów epoksydowych podczas przechowywania, skrócenie okresu aktywacji dwuskładnikowych poliuretanów (przy użyciu izocyjanianów aromatycznych), zmniejszoną reaktywność układów utwardzanych kwasem oraz osłabienie efektu katalitycznego katalizatorów kobaltowych w żywicach alkidowych schnących na powietrzu.

Z punktu widzenia struktury chemicznej ten typ dyspergatora dzieli się głównie na trzy kategorie:

(1) Dyspergatory poliuretanowe o dużej masie cząsteczkowej, które są typowymi dyspergatorami poliuretanowymi. Na przykład BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 oraz najnowsza generacja dyspergatorów poliuretanowych BYK 2155 i BESM® 9248. Ten typ dyspergatora pojawił się stosunkowo wcześnie i ma szerokie zastosowanie. Ma dobre właściwości redukcji lepkości i wywoływania koloru dla pigmentów organicznych i sadzy, a kiedyś stał się standardowym dyspergatorem dla pigmentów organicznych. Najnowsza generacja dyspergatorów poliuretanowych znacznie poprawiła zarówno właściwości redukcji lepkości, jak i wywoływania koloru. BYK 170 i BESM® 9107 są bardziej odpowiednie dla systemów katalizowanych kwasem. Dyspergator nie ma wartości aminowej, co zmniejsza ryzyko aglomeracji podczas przechowywania farby i nie wpływa na jej schnięcie.

(2) Dyspergatory poliakrylanowe. Dyspergatory te, takie jak BYK 190 i BESM® 9003, stały się uniwersalnymi standardowymi dyspergatorami dla powłok na bazie wody.

(3) Hiperrozgałęzione dyspergatory polimerowe. Najpowszechniej stosowanymi hiperrozgałęzionymi dyspergatorami są Lubrizol 24000 i BESM® 9240, które są amidami + imidami na bazie poliestrów o długim łańcuchu. Te dwa produkty są opatentowane, a ich głównym zastosowaniem jest poliestrowy szkielet stabilizujący pigmenty. Ich zdolność do radzenia sobie z sadzą jest nadal doskonała. Poliester krystalizuje jednak w niskich temperaturach i wytrąca się w gotowej farbie. Ten problem oznacza, że ​​24000 może być stosowany tylko w farbach drukarskich. W końcu, może on wykazywać bardzo dobre rozwijanie koloru i stabilność, gdy jest stosowany do dyspergowania sadzy w przemyśle farbiarskim. Aby poprawić wydajność krystalizacji, Lubrizol 32500 i BESM® 9245 pojawiły się jeden po drugim. W porównaniu z dwiema pierwszymi kategoriami, hiperrozgałęzione dyspergatory polimerowe mają kulistą strukturę cząsteczkową i wysoce skoncentrowane grupy powinowactwa pigmentów, zazwyczaj charakteryzując się wyjątkowym rozwijaniem koloru i silniejszymi właściwościami redukcji lepkości. Kompatybilność dyspergatorów poliuretanowych można regulować w szerokim zakresie, obejmującym głównie wszystkie żywice alkidowe, od olejów długich do krótkich, wszystkie nasycone żywice poliestrowe oraz żywice hydroksyakrylowe, a także stabilizujące większość sadzy i pigmentów organicznych o różnej strukturze. Ponieważ istnieje wiele różnych gatunków o masie cząsteczkowej 6000-15000, klienci muszą dokonać selekcji pod kątem kompatybilności i ilości dodawanych substancji.

Kontrolowane dyspergatory polimeryzacji rodnikowej
Po roku 1990 popyt rynkowy na dyspersje pigmentów uległ dalszej poprawie, nastąpił przełom w technologii syntezy polimerów i opracowano najnowszą generację kontrolowanych dyspergatorów polimeryzacji rodnikowej.

Kontrolowana polimeryzacja wolnorodnikowa (CFRP) charakteryzuje się precyzyjnie zaprojektowaną strukturą, z grupą kotwiącą na jednym końcu polimeru i segmentem solwatowanym na drugim końcu. CFRP wykorzystuje te same monomery, co polimeryzacja konwencjonalna, ale ze względu na bardziej regularne ułożenie monomerów na segmentach cząsteczkowych i bardziej równomierny rozkład masy cząsteczkowej, wydajność syntetyzowanego dyspergatora polimerowego znacznie wzrasta. Ta wydajna grupa kotwiąca znacznie poprawia właściwości antyflokulacyjne dyspergatora i rozwój koloru pigmentu. Precyzyjny segment solwatowany zapewnia dyspergatorowi niższą lepkość pasty barwiącej i wysoki poziom pigmentu, a także wysoką kompatybilność z różnymi materiałami bazowymi żywic.

Rozwój nowoczesnych dyspergatorów powłok ma historię krótszą niż 100 lat. Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów dyspergatorów do różnych pigmentów i systemów. Głównym źródłem surowców do dyspergowania są nadal surowce petrochemiczne. Zwiększenie udziału surowców odnawialnych w dyspergatorach to bardzo obiecujący kierunek rozwoju. W miarę rozwoju dyspergatorów, stają się one coraz bardziej wydajne. Niezależnie od tego, czy chodzi o zdolność do redukcji lepkości, czy o wybarwianie i inne właściwości, proces ten będzie kontynuowany w przyszłości.

Nanjing Reborn New Materials zapewniazwilżający środek dyspergujący do farb i powłok, w tym niektóre pasujące do Disperbyk.