In последняя статьяРанее мы рассмотрели появление диспергентов, некоторые механизмы и функции диспергентов. В этом разделе мы изучим типы диспергентов в разные периоды, а также историю их развития.

Традиционный низкомолекулярный смачивающий и диспергирующий агент
Самым ранним диспергатором была триэтаноламиновая соль жирной кислоты, появившаяся на рынке около 100 лет назад. Этот диспергатор очень эффективен и экономичен в общем промышленном применении лакокрасочных материалов. Его использование вполне возможно, и его начальные характеристики в среднемасляных алкидных системах неплохи.

В период с 1940-х по 1970-е годы в лакокрасочной промышленности использовались неорганические пигменты и некоторые органические пигменты, которые было легче диспергировать. Диспергаторы в этот период представляли собой вещества, похожие на поверхностно-активные вещества, с группой, закрепляющей пигмент, на одном конце и сегментом, совместимым со смолой, на другом конце. Большинство молекул имели только одну точку закрепления пигмента.

С точки зрения структуры, их можно разделить на три категории:

(1) производные жирных кислот, включая амиды жирных кислот, соли амидов жирных кислот и полиэфиры жирных кислот. Например, модифицированные жирные кислоты с блоками, разработанные BYK в 1920-1930 годах, которые были солены с длинноцепочечными аминами для получения Anti-Terra U. Существует также P104/104S от BYK с высокофункциональными концевыми группами, полученными в результате реакции присоединения Дильса-Альдера. BESM® 9116 от Shierli — это дефлокулирующий диспергатор и стандартный диспергатор в шпатлевочной промышленности. Он обладает хорошей смачиваемостью, антиосаждающими свойствами и стабильностью при хранении. Он также может улучшать антикоррозионные свойства и широко используется в антикоррозионных грунтовках. BESM® 9104/9104S также является типичным диспергатором с контролируемой флокуляцией и множеством якорных групп. При диспергировании он может образовывать сетевую структуру, что очень полезно для контроля осаждения пигментов и плавающего цвета. Поскольку сырье для диспергирующих агентов на основе производных жирных кислот больше не зависит от нефтехимического сырья, оно является возобновляемым.

(2) Органические сложные эфиры фосфорной кислоты. Этот тип диспергаторов обладает универсальной способностью закреплять неорганические пигменты. Например, BYK 110/180/111 и BESM® 9110/9108/9101 от Shierli являются превосходными диспергаторами для диспергирования диоксида титана и неорганических пигментов, демонстрируя выдающееся снижение вязкости, развитие цвета и стабильность при хранении. Кроме того, BYK 103 и BESM® 9103 от Shierli демонстрируют отличные преимущества в снижении вязкости и стабильности при хранении при диспергировании матовых суспензий.

(3) Неионогенные алифатические полиэфиры и алкилфенолполиоксиэтиленовые эфиры. Молекулярная масса этого типа диспергаторов обычно составляет менее 2000 г/моль, и они в большей степени ориентированы на диспергирование неорганических пигментов и наполнителей. Они могут способствовать смачиванию пигментов во время измельчения, эффективно адсорбироваться на поверхности неорганических пигментов и предотвращать расслоение и осаждение пигментов, а также контролировать флокуляцию и предотвращать всплывание красок. Однако из-за малой молекулярной массы они не могут обеспечить эффективное стерическое препятствие, а также не могут улучшить блеск и четкость красочного слоя. Ионные якорные группы не могут адсорбироваться на поверхности органических пигментов.

Диспергаторы с высокой молекулярной массой
В 1970 году органические пигменты начали использоваться в больших количествах. Фталоцианиновые пигменты ICI, хинакридоновые пигменты DuPont, азоконденсационные пигменты CIBA, бензимидазолоновые пигменты Clariant и другие были запущены в производство и вышли на рынок в 1970-х годах. Первоначальные низкомолекулярные смачивающие и диспергирующие агенты больше не могли стабилизировать эти пигменты, и начали разрабатываться новые высокомолекулярные диспергирующие агенты.

Этот тип диспергаторов имеет молекулярную массу 5000-25000 г/моль и содержит большое количество групп, связывающих пигмент, на своей молекуле. Полимерная основная цепь обеспечивает широкую совместимость, а сольватированная боковая цепь создает стерические препятствия, благодаря чему частицы пигмента находятся в полностью дефлокулированном и стабильном состоянии. Высокомолекулярные диспергаторы могут стабилизировать различные пигменты и полностью решить такие проблемы, как всплывание цвета и плавающее свечение, особенно для органических пигментов и сажи с малым размером частиц и легкой флокуляцией. Высокомолекулярные диспергаторы представляют собой дефлокулирующие диспергаторы с множеством групп, связывающих пигмент, на молекулярной цепи, что позволяет значительно снизить вязкость цветной пасты, улучшить интенсивность окрашивания пигмента, блеск и яркость краски, а также повысить прозрачность прозрачных пигментов. В системах на водной основе высокомолекулярные диспергаторы обладают превосходной водостойкостью и устойчивостью к омылению. Конечно, высокомолекулярные диспергаторы могут также иметь некоторые побочные эффекты, которые в основном связаны с аминным числом диспергатора. Высокое аминное число приводит к увеличению вязкости эпоксидных систем во время хранения; сокращению периода активации двухкомпонентных полиуретанов (с использованием ароматических изоцианатов); снижению реакционной способности кислотно-отверждаемых систем; и ослаблению каталитического эффекта кобальтовых катализаторов в алкидах, высыхающих на воздухе.

С точки зрения химической структуры, этот тип диспергаторов в основном делится на три категории:

(1) Высокомолекулярные полиуретановые диспергаторы, типичные для полиуретанов. Например, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063, а также диспергаторы последнего поколения BYK 2155 и BESM® 9248. Этот тип диспергаторов появился относительно рано и имеет широкое применение. Он обладает хорошими свойствами снижения вязкости и развития цвета для органических пигментов и сажи и когда-то стал стандартным диспергатором для органических пигментов. Последнее поколение полиуретановых диспергаторов значительно улучшило как снижение вязкости, так и развитие цвета. BYK 170 и BESM® 9107 больше подходят для кислотно-катализируемых систем. Диспергатор не содержит аминов, что снижает риск агломерации при хранении краски и не влияет на ее высыхание.

(2) Полиакрилатные диспергаторы. Эти диспергаторы, такие как BYK 190 и BESM® 9003, стали универсальными стандартными диспергаторами для покрытий на водной основе.

(3) Гиперразветвленные полимерные диспергаторы. Наиболее широко используемыми гиперразветвленными диспергаторами являются Lubrizol 24000 и BESM® 9240, представляющие собой амиды + имиды на основе длинноцепочечных полиэфиров. Эти два продукта являются запатентованными и в основном используют полиэфирную основу для стабилизации пигментов. Их способность работать с сажей по-прежнему превосходна. Однако полиэфир кристаллизуется при низких температурах и также выпадает в осадок в готовой краске. Эта проблема означает, что 24000 можно использовать только в чернилах. В конце концов, он может демонстрировать очень хорошее развитие цвета и стабильность при использовании для диспергирования сажи в чернильной промышленности. Для улучшения характеристик кристаллизации один за другим появились Lubrizol 32500 и BESM® 9245. По сравнению с первыми двумя категориями, гиперразветвленные полимерные диспергаторы имеют сферическую молекулярную структуру и высококонцентрированные группы, обладающие сродством к пигментам, обычно с выдающимся развитием цвета и более сильными свойствами снижения вязкости. Совместимость полиуретановых диспергаторов может регулироваться в широком диапазоне, охватывая в основном все алкидные смолы от длинноцепочечных до короткоцепочечных, все насыщенные полиэфирные смолы и гидроксиакриловые смолы, а также стабилизируя большинство сажи и органических пигментов различной структуры. Поскольку существует большое количество различных марок с молекулярной массой от 6000 до 15000, заказчикам необходимо проводить скрининг на совместимость и определять необходимое количество добавки.

Диспергаторы для контролируемой свободнорадикальной полимеризации
После 1990 года рыночный спрос на пигментные дисперсии еще больше возрос, произошли прорывы в технологии синтеза полимеров, и было разработано последнее поколение диспергаторов, использующих контролируемую свободнорадикальную полимеризацию.

Контролируемая свободнорадикальная полимеризация (CFRP) имеет точно спроектированную структуру с якорной группой на одном конце полимера и сольватированным сегментом на другом конце. В CFRP используются те же мономеры, что и в традиционной полимеризации, но благодаря более регулярному расположению мономеров на молекулярных сегментах и ​​более равномерному распределению молекулярной массы, характеристики синтезированного полимерного диспергатора качественно улучшаются. Эта эффективная якорная группа значительно улучшает антифлокуляционные свойства диспергатора и цветообразование пигмента. Точное расположение сольватированного сегмента обеспечивает диспергатору более низкую вязкость при измельчении цветной пасты и высокую добавку пигмента, а также широкую совместимость с различными смоляными основами.

Разработка современных диспергаторов для покрытий насчитывает менее 100 лет. На рынке представлено множество типов диспергаторов для различных пигментов и систем. Основным источником сырья для диспергаторов по-прежнему остается нефтехимическое сырье. Увеличение доли возобновляемого сырья в диспергаторах является очень перспективным направлением развития. В процессе разработки диспергаторы становятся все более эффективными. Одновременно улучшаются как способность к снижению вязкости, так и способность к формированию цвета и другие характеристики, и этот процесс будет продолжаться в будущем.

Компания Nanjing Reborn New Materials предоставляетДиспергирующее смачивающее средство для красок и покрытий, включая некоторые, которые соответствуют Disperbyk.