In ostatni artykuł, przedstawiliśmy powstanie dyspergatorów, niektóre mechanizmy i funkcje dyspergatorów. W tym fragmencie zbadamy rodzaje dyspergatorów w różnych okresach wraz z historią rozwoju dyspergatorów.

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. Ten dyspergator jest bardzo wydajny i ekonomiczny w ogólnych zastosowaniach farb przemysłowych. Nie jest niemożliwe jego użycie, a jego początkowa wydajność w średnioolejowym systemie alkidowym nie jest zła.

W latach 1940-1970 pigmenty stosowane w przemyśle powłok były pigmentami nieorganicznymi i niektórymi pigmentami organicznymi, które były łatwiejsze do rozproszenia. Dyspergatory w tym okresie były substancjami podobnymi do surfaktantów, z grupą kotwiącą 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 zostały zasolone aminami o długim łańcuchu w celu uzyskania Anti-Terra U. Istnieje również P104/104S firmy BYK z wysokofunkcjonalnymi grupami końcowymi opartymi na reakcji addycji DA. BESM® 9116 firmy Shierli to deflokulujący środek dyspergujący i standardowy środek dyspergujący w przemyśle szpachlowym. Ma dobrą zwilżalność, właściwości antyosadowe i stabilność podczas przechowywania. Może również poprawić właściwości antykorozyjne i jest szeroko stosowany w podkładach antykorozyjnych. BESM® 9104/9104S to również typowy kontrolowany środek dyspergujący o flokulacji z wieloma grupami kotwiczącymi. Może tworzyć strukturę sieciową po rozproszeniu, co jest bardzo pomocne w kontrolowaniu sedymentacji pigmentu i pływającego koloru. Ponieważ surowce do dyspergowania pochodnych kwasów tłuszczowych nie są już uzależnione od surowców petrochemicznych, można je odnawiać.

(2) Organiczne polimery estrów kwasu fosforowego. Ten typ dyspergatora ma uniwersalną zdolność kotwiczenia 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 wydajnością przechowywania. Ponadto BYK 103 i BESM® 9103 firmy Shierli wykazują doskonałe zalety w zakresie redukcji lepkości i stabilności przechowywania podczas dyspergowania matowych zawiesin.

(3) Niejonowe polietery alifatyczne i etery polioksyetylenowe alkilofenolowe. Masa cząsteczkowa tego typu dyspergatora jest na ogół mniejsza niż 2000 g/mol i koncentruje się bardziej na dyspersji nieorganicznych pigmentów i wypełniaczy. Mogą one pomóc zwilżyć pigmenty podczas mielenia, skutecznie adsorbować na powierzchni nieorganicznych pigmentów i zapobiegać rozwarstwianiu i wytrącaniu pigmentów, a także mogą 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 organicznych pigmentów.

Dyspergatory o dużej masie cząsteczkowej
W 1970 roku zaczęto używać pigmentów organicznych w dużych ilościach. Pigmenty ftalocyjaninowe ICI, pigmenty chinakrydonowe DuPont, pigmenty kondensacji azowej CIBA, pigmenty benzimidazolonowe Clariant itd. zostały uprzemysłowione i weszły na rynek w latach 70. Oryginalne środki zwilżające i dyspergujące o niskiej masie cząsteczkowej nie były już w stanie stabilizować tych pigmentów, więc zaczęto opracowywać nowe dyspergatory o wysokiej masie cząsteczkowej.

Ten typ dyspergatora ma masę cząsteczkową 5000-25000 g/mol, z dużą liczbą grup kotwiczących pigment na cząsteczce. Główny łańcuch polimeru zapewnia szeroką kompatybilność, a solwatowany łańcuch boczny zapewnia przeszkodę przestrzenną, dzięki czemu cząstki pigmentu są całkowicie w stanie deflokulacji i stabilności. Dyspergatory o dużej masie cząsteczkowej mogą stabilizować różne pigmenty i całkowicie rozwiązywać problemy, takie jak pływanie koloru i unoszenie się, szczególnie w przypadku pigmentów organicznych i sadzy o małym rozmiarze cząstek i łatwej flokulacji. Dyspergatory o dużej masie cząsteczkowej to wszystkie dyspergatory deflokulujące z wieloma grupami kotwiczącymi pigment na łańcuchu cząsteczkowym, które mogą znacznie zmniejszyć lepkość pasty koloryzującej, poprawić siłę barwienia pigmentu, połysk i wyrazistość farby oraz poprawić przezroczystość przezroczystych pigmentów. W systemach na bazie wody dyspergatory o dużej masie cząsteczkowej mają doskonałą odporność na wodę i zmydlanie. Oczywiście dyspergatory o dużej masie cząsteczkowej mogą również mieć pewne skutki uboczne, które pochodzą głównie z wartości aminowej dyspergatora. Wysoka wartość aminowa powoduje zwiększoną lepkość systemów epoksydowych podczas przechowywania, skrócenie czasu aktywacji dwuskładnikowych poliuretanów (przy użyciu izocyjanianów aromatycznych), zmniejszoną reaktywność systemów utwardzanych kwasem oraz osłabienie efektu katalitycznego katalizatorów kobaltowych w żywicach alkidowych schnących na powietrzu.

Z punktu widzenia struktury chemicznej ten typ dyspergatorów 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 i najnowsza generacja dyspergatorów poliuretanowych BYK 2155 i BESM® 9248. Ten typ dyspergatora pojawił się stosunkowo wcześnie i ma szerokie grono odbiorców. Ma dobre właściwości redukcji lepkości i rozwoju 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 rozwoju 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 wysychanie.

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

(3) Dyspergatory polimerów hiperrozgałęzionych. Najczęściej stosowanymi dyspergatorami hiperrozgałęzionymi są Lubrizol 24000 i BESM® 9240, które są amidami + imidami na bazie poliestrów o długim łańcuchu. Te dwa produkty są opatentowanymi produktami, które opierają się głównie na szkielecie poliestrowym w celu stabilizacji pigmentów. Ich zdolność do radzenia sobie z sadzą jest nadal doskonała. Jednak poliester krystalizuje w niskich temperaturach i wytrąca się również w gotowej farbie. Ten problem oznacza, że ​​24000 można stosować tylko w tuszach. W końcu może on wykazywać bardzo dobre rozwijanie koloru i stabilność, gdy jest stosowany do rozpraszania sadzy w przemyśle tuszowym. Aby poprawić wydajność krystalizacji, Lubrizol 32500 i BESM® 9245 pojawiły się jeden po drugim. W porównaniu z pierwszymi dwiema kategoriami, dyspergatory polimerów hiperrozgałęzionych mają kulistą strukturę cząsteczkową i wysoce skoncentrowane grupy powinowactwa pigmentów, zwykle z wyjątkowym rozwijaniem koloru i silniejszymi właściwościami redukcji lepkości. Zgodność dyspergatorów poliuretanowych można regulować w szerokim zakresie, głównie obejmując wszystkie żywice alkidowe od oleju długiego do oleju krótkiego, wszystkie nasycone żywice poliestrowe i żywice hydroksylowe akrylowe, i mogą stabilizować większość sadzy i pigmentów organicznych o różnych strukturach. Ponieważ nadal istnieje wiele różnych gatunków o masie cząsteczkowej 6000-15000, klienci muszą przesiać je pod kątem zgodności i ilości dodatku.

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

Kontrolowana polimeryzacja rodnikowa (CFRP) ma precyzyjnie zaprojektowaną strukturę, z grupą kotwiczącą na jednym końcu polimeru i solwatowanym segmentem na drugim końcu. CFRP wykorzystuje te same monomery co konwencjonalna polimeryzacja, ale ponieważ monomery są rozmieszczone bardziej regularnie na segmentach cząsteczkowych, a rozkład masy cząsteczkowej jest bardziej równomierny, wydajność syntetyzowanego dyspergatora polimerowego ma skok jakościowy. Ta wydajna grupa kotwicząca znacznie poprawia zdolność dyspergatora do przeciwdziałania flokulacji i rozwój koloru pigmentu. Precyzyjny solwatowany segment zapewnia dyspergatorowi niższą lepkość mielenia pasty kolorowej i wysoki dodatek pigmentu, a dyspergator ma szeroką kompatybilność z różnymi materiałami bazowymi żywicy.

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 dyspergujących są nadal surowce petrochemiczne. Zwiększenie udziału surowców odnawialnych w dyspergatorach jest bardzo obiecującym kierunkiem rozwoju. Z procesu rozwoju dyspergatorów, dyspergatory stają się coraz bardziej wydajne. Niezależnie od tego, czy chodzi o zdolność redukcji lepkości, czy rozwój koloru i inne zdolności, proces ten będzie kontynuowany w przyszłości.

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