In último artigoNo parágrafo anterior, apresentamos o surgimento dos dispersantes, alguns de seus mecanismos e funções. Nesta seção, exploraremos os tipos de dispersantes em diferentes períodos, juntamente com a história do desenvolvimento dessas substâncias.

Agente umectante e dispersante tradicional de baixo peso molecular
O primeiro dispersante foi o sal de trietanolamina de ácido graxo, lançado no mercado há cerca de 100 anos. Este dispersante é muito eficiente e econômico em aplicações gerais de tintas industriais. Seu uso é viável e seu desempenho inicial em sistemas alquídicos com teor médio de óleo é bastante satisfatório.

Nas décadas de 1940 a 1970, os pigmentos utilizados na indústria de revestimentos eram pigmentos inorgânicos e alguns pigmentos orgânicos mais fáceis de dispersar. Os dispersantes, nesse período, eram substâncias semelhantes a surfactantes, com um grupo de ancoragem de pigmento em uma extremidade e um segmento compatível com resina na outra. A maioria das moléculas possuía apenas um ponto de ancoragem de pigmento.

Do ponto de vista estrutural, podem ser divididos em três categorias:

(1) Derivados de ácidos graxos, incluindo amidas de ácidos graxos, sais de amidas de ácidos graxos e poliéteres de ácidos graxos. Por exemplo, os ácidos graxos modificados com blocos desenvolvidos pela BYK em 1920-1930, que foram salgados com aminas de cadeia longa para obter o Anti-Terra U. Há também o P104/104S da BYK com grupos terminais altamente funcionais baseados na reação de adição de DA. O BESM® 9116 da Shierli é um dispersante defloculante e um dispersante padrão na indústria de massa corrida. Possui boa molhabilidade, propriedades antissedimentação e estabilidade de armazenamento. Também pode melhorar as propriedades anticorrosivas e é amplamente utilizado em primers anticorrosivos. O BESM® 9104/9104S também é um dispersante de floculação controlada típico com múltiplos grupos de ancoragem. Ele pode formar uma estrutura de rede quando disperso, o que é muito útil no controle da sedimentação de pigmentos e da flutuação de cor. Uma vez que as matérias-primas dispersantes derivadas de ácidos graxos não dependem mais de matérias-primas petroquímicas, elas são renováveis.

(2) Polímeros de éster de ácido fosfórico orgânico. Este tipo de dispersante possui capacidade de ancoragem universal para pigmentos inorgânicos. Por exemplo, BYK 110/180/111 e BESM® 9110/9108/9101 da Shierli são excelentes dispersantes para dióxido de titânio e pigmentos inorgânicos, com excelente redução de viscosidade, desenvolvimento de cor e desempenho de armazenamento. Além disso, BYK 103 e BESM® 9103 da Shierli apresentam excelentes vantagens em termos de redução de viscosidade e estabilidade de armazenamento na dispersão de suspensões foscas.

(3) Poliéteres alifáticos não iônicos e éteres de alquilfenol polioxietileno. O peso molecular desse tipo de dispersante é geralmente inferior a 2000 g/mol, e seu foco principal é a dispersão de pigmentos e cargas inorgânicas. Eles podem auxiliar na umidificação dos pigmentos durante a moagem, adsorvendo-se eficazmente na superfície dos pigmentos inorgânicos e prevenindo a estratificação e precipitação dos pigmentos, além de controlar a floculação e evitar a flutuação das cores. No entanto, devido ao baixo peso molecular, não proporcionam impedimento estérico eficaz, nem melhoram o brilho e a nitidez da película de tinta. Grupos de ancoragem iônica não podem ser adsorvidos na superfície de pigmentos orgânicos.

Dispersantes de alto peso molecular
Em 1970, os pigmentos orgânicos começaram a ser usados ​​em grandes quantidades. Os pigmentos de ftalocianina da ICI, os pigmentos de quinacridona da DuPont, os pigmentos de condensação azo da CIBA, os pigmentos de benzimidazolona da Clariant, etc., foram todos industrializados e entraram no mercado na década de 1970. Os agentes umectantes e dispersantes originais de baixo peso molecular já não conseguiam estabilizar esses pigmentos, e novos dispersantes de alto peso molecular começaram a ser desenvolvidos.

Este tipo de dispersante possui um peso molecular de 5000-25000 g/mol, com um grande número de grupos de ancoragem de pigmentos na molécula. A cadeia principal do polímero proporciona ampla compatibilidade, e a cadeia lateral solvatada oferece impedimento estérico, de modo que as partículas de pigmento fiquem completamente defloculadas e estáveis. Dispersantes de alto peso molecular podem estabilizar diversos pigmentos e resolver completamente problemas como a flutuação da cor, especialmente para pigmentos orgânicos e negro de fumo com tamanho de partícula pequeno e fácil floculação. Dispersantes de alto peso molecular são dispersantes defloculantes com múltiplos grupos de ancoragem de pigmentos na cadeia molecular, o que pode reduzir significativamente a viscosidade da pasta de cor, melhorar o poder de tingimento do pigmento, o brilho e a vivacidade da tinta, e melhorar a transparência de pigmentos transparentes. Em sistemas à base de água, dispersantes de alto peso molecular apresentam excelente resistência à água e à saponificação. Naturalmente, dispersantes de alto peso molecular também podem apresentar alguns efeitos colaterais, que decorrem principalmente do índice de amina do dispersante. Um alto índice de amina leva ao aumento da viscosidade de sistemas epóxi durante o armazenamento. Período de ativação reduzido de poliuretanos bicomponentes (usando isocianatos aromáticos); reatividade reduzida de sistemas de cura ácida; e efeito catalítico enfraquecido de catalisadores de cobalto em alquídicos de secagem ao ar.

Do ponto de vista da estrutura química, esse tipo de dispersante se divide principalmente em três categorias:

(1) Dispersantes de poliuretano de alto peso molecular, que são dispersantes de poliuretano típicos. Por exemplo, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 e a última geração de dispersantes de poliuretano BYK 2155 e BESM® 9248. Este tipo de dispersante surgiu relativamente cedo e tem ampla aceitação. Possui boas propriedades de redução de viscosidade e desenvolvimento de cor para pigmentos orgânicos e negro de fumo, tendo se tornado, em certa época, o dispersante padrão para pigmentos orgânicos. A última geração de dispersantes de poliuretano melhorou significativamente tanto a redução de viscosidade quanto as propriedades de desenvolvimento de cor. BYK 170 e BESM® 9107 são mais adequados para sistemas catalisados ​​por ácido. O dispersante não possui valor de amina, o que reduz o risco de aglomeração durante o armazenamento da tinta e não afeta a secagem da mesma.

(2) Dispersantes de poliacrilato. Esses dispersantes, como BYK 190 e BESM® 9003, tornaram-se dispersantes padrão universais para revestimentos à base de água.

(3) Dispersantes poliméricos hiperramificados. Os dispersantes hiperramificados mais utilizados são o Lubrizol 24000 e o BESM® 9240, que são amidas + imidas à base de poliésteres de cadeia longa. Esses dois produtos são patenteados e dependem principalmente da cadeia principal do poliéster para estabilizar os pigmentos. Sua capacidade de lidar com negro de fumo ainda é excelente. No entanto, o poliéster cristaliza em baixas temperaturas e também precipita na tinta final. Esse problema significa que o 24000 só pode ser usado em tintas para impressão. Afinal, ele apresenta excelente desenvolvimento e estabilidade de cor quando usado para dispersar negro de fumo na indústria de tintas. Para melhorar o desempenho de cristalização, surgiram o Lubrizol 32500 e o BESM® 9245. Comparados com as duas primeiras categorias, os dispersantes poliméricos hiperramificados têm uma estrutura molecular esférica e grupos de afinidade por pigmentos altamente concentrados, geralmente com excelente desenvolvimento de cor e maior desempenho na redução da viscosidade. A compatibilidade dos dispersantes de poliuretano pode ser ajustada em uma ampla faixa, abrangendo principalmente todas as resinas alquídicas, desde as de óleo longo até as de óleo curto, todas as resinas de poliéster saturadas e resinas acrílicas hidroxiladas, além de estabilizar a maioria dos negros de fumo e pigmentos orgânicos de diversas estruturas. Como ainda existe um grande número de diferentes graus de pureza entre 6000 e 15000 Da, os clientes precisam avaliar a compatibilidade e a quantidade a ser adicionada.

Dispersantes controláveis ​​para polimerização por radicais livres
Após 1990, a demanda de mercado por dispersões de pigmentos aumentou ainda mais, houve avanços na tecnologia de síntese de polímeros e o desenvolvimento da última geração de dispersantes de polimerização radical livre controlada.

A polimerização radicalar controlada (CFRP) possui uma estrutura precisamente projetada, com um grupo de ancoragem em uma extremidade do polímero e um segmento solvatado na outra. A CFRP utiliza os mesmos monômeros da polimerização convencional, mas, devido à disposição mais regular dos monômeros nos segmentos moleculares e à distribuição mais uniforme da massa molecular, o desempenho do dispersante polimérico sintetizado apresenta um salto qualitativo. Esse eficiente grupo de ancoragem melhora significativamente a capacidade antifloculação do dispersante e o desenvolvimento da cor do pigmento. O segmento solvatado preciso confere ao dispersante uma menor viscosidade da pasta de cor e alta capacidade de adição de pigmento, além de ampla compatibilidade com diversos materiais de base resinosa.

O desenvolvimento de dispersantes modernos para revestimentos tem uma história de menos de 100 anos. Existem muitos tipos de dispersantes para diversos pigmentos e sistemas no mercado. A principal fonte de matérias-primas para dispersantes ainda são matérias-primas petroquímicas. Aumentar a proporção de matérias-primas renováveis ​​em dispersantes é uma direção de desenvolvimento muito promissora. Ao longo do processo de desenvolvimento, os dispersantes têm se tornado cada vez mais eficientes. Seja na redução da viscosidade ou no desenvolvimento da cor, entre outras propriedades, estão sendo aprimorados simultaneamente, e esse processo continuará no futuro.

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