In posledný článok, predstavili sme vznik dispergačných činidiel, niektoré mechanizmy a funkcie dispergačných činidiel. V tejto pasáži preskúmame typy dispergačných činidiel v rôznych obdobiach s históriou vývoja dispergačných činidiel.

Tradičné zmáčadlo a dispergačné činidlo s nízkou molekulovou hmotnosťou
Najstarším disperzným činidlom bola trietanolamínová soľ mastnej kyseliny, ktorá bola uvedená na trh približne pred 100 rokmi. Toto disperzné činidlo je veľmi účinné a ekonomické vo všeobecných priemyselných aplikáciách farieb. Jeho použitie nie je nemožné a jeho počiatočné vlastnosti v stredne olejovom alkydovom systéme nie sú zlé.

V 40. až 70. rokoch 20. storočia sa v priemysle náterov používali anorganické pigmenty a niektoré organické pigmenty, ktoré sa ľahšie dispergovali. Dispergačné činidlá boli v tomto období látky podobné povrchovo aktívnym látkam s kotviacou skupinou pigmentu na jednom konci a segmentom kompatibilným so živicou na druhom konci. Väčšina molekúl mala iba jeden kotviaci bod pigmentu.

Z konštrukčného hľadiska ich možno rozdeliť do troch kategórií:

(1) deriváty mastných kyselín vrátane amidov mastných kyselín, solí amidov mastných kyselín a polyéterov mastných kyselín. Napríklad modifikované mastné kyseliny s blokmi vyvinuté spoločnosťou BYK v rokoch 1920-1930, ktoré boli solené amínmi s dlhým reťazcom za účelom získania Anti-Terra U. Existuje aj BYK P104/104S s vysokými funkčnými koncovými skupinami na základe adičnej reakcie DA. BESM® 9116 od spoločnosti Shierli je deflokulačný dispergačný prostriedok a štandardný dispergačný prostriedok v tmeliarskom priemysle. Má dobrú zmáčateľnosť, protiusadzovacie vlastnosti a stabilitu pri skladovaní. Môže tiež zlepšiť antikorózne vlastnosti a je široko používaný v antikoróznych základných náteroch. BESM® 9104/9104S je tiež typický riadený flokulačný dispergačný prostriedok s viacerými kotviacimi skupinami. Po disperzii môže vytvoriť sieťovú štruktúru, čo je veľmi užitočné pri kontrole sedimentácie pigmentov a plávajúcej farby. Keďže suroviny na dispergáciu derivátov mastných kyselín už nie sú závislé od petrochemických surovín, sú obnoviteľné.

(2) Polyméry organických esterov kyseliny fosforečnej. Tento typ dispergačného činidla má univerzálnu schopnosť ukotvenia anorganických pigmentov. Napríklad BYK 110/180/111 a BESM® 9110/9108/9101 od spoločnosti Shierli sú vynikajúce dispergačné činidlá na dispergáciu oxidu titaničitého a anorganických pigmentov s vynikajúcim znížením viskozity, vývojom farieb a skladovateľnosťou. Okrem toho BYK 103 a BESM® 9103 od spoločnosti Shierli vykazujú vynikajúce výhody v znížení viskozity a skladovateľnosť pri dispergácii matných suspenzií.

(3) Neiónové alifatické polyétery a alkylfenolpolyoxyetylénétery. Molekulová hmotnosť tohto typu dispergačného činidla je vo všeobecnosti menšia ako 2000 g/mol a zameriava sa viac na disperziu anorganických pigmentov a plnív. Môžu pomôcť zvlhčiť pigmenty počas mletia, účinne sa adsorbovať na povrch anorganických pigmentov a zabrániť stratifikácii a zrážaniu pigmentov a môžu kontrolovať flokuláciu a zabrániť plávajúcim farbám. Vzhľadom na malú molekulovú hmotnosť však nemôžu poskytnúť účinnú sterickú bariéru ani zlepšiť lesk a zreteľnosť náterového filmu. Iónové kotviace skupiny sa nemôžu adsorbovať na povrch organických pigmentov.

Dispergačné činidlá s vysokou molekulovou hmotnosťou
V roku 1970 sa začali vo veľkom používať organické pigmenty. Ftalokyanínové pigmenty od spoločnosti ICI, chinakridónové pigmenty od spoločnosti DuPont, azokondenzačné pigmenty od spoločnosti CIBA, benzimidazolónové pigmenty od spoločnosti Clariant atď. boli všetky industrializované a na trh vstúpili v 70. rokoch 20. storočia. Pôvodné zmáčadlá a dispergačné činidlá s nízkou molekulovou hmotnosťou už nedokázali tieto pigmenty stabilizovať a začali sa vyvíjať nové dispergačné činidlá s vysokou molekulovou hmotnosťou.

Tento typ dispergačného činidla má molekulovú hmotnosť 5 000 – 25 000 g/mol s veľkým počtom skupín viažucich pigmenty na molekule. Hlavný reťazec polyméru poskytuje širokú kompatibilitu a solvatovaný bočný reťazec poskytuje sterickú bariéru, takže častice pigmentu sú úplne v deflokulovanom a stabilnom stave. Dispergačné činidlá s vysokou molekulovou hmotnosťou dokážu stabilizovať rôzne pigmenty a úplne vyriešiť problémy, ako je plávanie farby a plávanie, najmä v prípade organických pigmentov a čierneho uhlíka s malou veľkosťou častíc a ľahkou flokuláciou. Dispergačné činidlá s vysokou molekulovou hmotnosťou sú všetky deflokulačné dispergačné činidlá s viacerými skupinami viažucimi pigmenty na molekulovom reťazci, čo môže výrazne znížiť viskozitu farebnej pasty, zlepšiť tónovaciu silu pigmentu, lesk a sýtosť farby a zlepšiť transparentnosť transparentných pigmentov. Vo vodných systémoch majú dispergačné činidlá s vysokou molekulovou hmotnosťou vynikajúcu odolnosť voči vode a zmydelňovaniu. Samozrejme, dispergačné činidlá s vysokou molekulovou hmotnosťou môžu mať aj niektoré vedľajšie účinky, ktoré vyplývajú najmä z amínového čísla dispergačného činidla. Vysoké amínové číslo vedie k zvýšenej viskozite epoxidových systémov počas skladovania; skrátená aktivačná doba dvojzložkových polyuretánov (s použitím aromatických izokyanátov); znížená reaktivita systémov vytvrdzujúcich kyselinou; a oslabený katalytický účinok kobaltových katalyzátorov v alkydoch schnúcich na vzduchu.

Z hľadiska chemickej štruktúry sa tento typ dispergačného činidla delí hlavne do troch kategórií:

(1) Vysokomolekulárne polyuretánové disperzanty, ktoré sú typickými polyuretánovými disperzantami. Napríklad BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 a najnovšia generácia polyuretánových disperzantov BYK 2155 a BESM® 9248. Tento typ disperzantu sa objavil relatívne skoro a má široké publikum. Má dobré vlastnosti znižovania viskozity a vývoja farby pre organické pigmenty a sadze a kedysi sa stal štandardným disperzantom pre organické pigmenty. Najnovšia generácia polyuretánových disperzantov výrazne zlepšila vlastnosti znižovania viskozity aj vývoja farby. BYK 170 a BESM® 9107 sú vhodnejšie pre kyselinou katalyzované systémy. Disperzant nemá amínovú hodnotu, čo znižuje riziko aglomerácie počas skladovania farby a neovplyvňuje schnutie farby.

(2) Polyakrylátové dispergačné činidlá. Tieto dispergačné činidlá, ako napríklad BYK 190 a BESM® 9003, sa stali univerzálnymi štandardnými dispergačnými činidlami pre nátery na vodnej báze.

(3) Dispergačné činidlá s hyperrozvetvenými polymérmi. Najpoužívanejšie hyperrozvetvené dispergačné činidlá sú Lubrizol 24000 a BESM® 9240, čo sú amidy + imidy na báze polyesterov s dlhým reťazcom. Tieto dva produkty sú patentované produkty, ktoré sa pri stabilizácii pigmentov spoliehajú najmä na polyesterovú kostru. Ich schopnosť spracovať sadze je stále vynikajúca. Polyester však pri nízkych teplotách kryštalizuje a tiež sa zráža v hotovej farbe. Tento problém znamená, že 24000 sa môže používať iba v atramentoch. Koniec koncov, pri použití na dispergáciu sadzí v atramentovom priemysle môže vykazovať veľmi dobrý vývoj farieb a stabilitu. Aby sa zlepšil kryštalizačný výkon, Lubrizol 32500 a BESM® 9245 sa objavili jeden po druhom. V porovnaní s prvými dvoma kategóriami majú hyperrozvetvené polymérne dispergačné činidlá sférickú molekulovú štruktúru a vysoko koncentrované afinitné skupiny pigmentov, zvyčajne s vynikajúcim vývojom farieb a silnejším výkonom pri znižovaní viskozity. Kompatibilita polyuretánových disperzantov sa dá nastaviť v širokom rozsahu, pričom pokrýva najmä všetky alkydové živice od dlhých olejových po krátke olejové, všetky nasýtené polyesterové živice a hydroxylakrylové živice a dokáže stabilizovať väčšinu sadzí a organických pigmentov rôznych štruktúr. Keďže stále existuje veľké množstvo rôznych tried s molekulovými hmotnosťami 6000 až 15000, zákazníci si musia overiť kompatibilitu a pridávané množstvo.

Disperzanty s kontrolovateľnou polymerizáciou voľných radikálov
Po roku 1990 sa dopyt po pigmentových disperziách na trhu ďalej zlepšil, došlo k prelomom v technológii syntézy polymérov a bola vyvinutá najnovšia generácia disperzantov s kontrolovanou polymerizáciou voľných radikálov.

Kontrolovateľná polymerizácia voľnými radikálmi (CFRP) má presne navrhnutú štruktúru s kotviacou skupinou na jednom konci polyméru a solvatovaným segmentom na druhom konci. CFRP používa rovnaké monoméry ako konvenčná polymerizácia, ale pretože monoméry sú na molekulárnych segmentoch usporiadané pravidelnejšie a distribúcia molekulovej hmotnosti je rovnomernejšia, výkon syntetizovaného polymérneho dispergačného činidla má kvalitatívny skok. Táto účinná kotviaca skupina výrazne zlepšuje antiflokulačnú schopnosť dispergačného činidla a vývoj farby pigmentu. Presne solvatovaný segment dodáva dispergačnému činidlu nižšiu viskozitu pri mletí farebnej pasty a vysoký obsah pigmentu a dispergačné činidlo má širokú kompatibilitu s rôznymi živicovými základnými materiálmi.

Vývoj moderných disperzných činidiel pre nátery má históriu menej ako 100 rokov. Na trhu existuje mnoho typov disperzných činidiel pre rôzne pigmenty a systémy. Hlavným zdrojom surovín pre disperzné činidlá sú stále petrochemické suroviny. Zvyšovanie podielu obnoviteľných surovín v disperzných činidlách je veľmi sľubným smerom vývoja. Z vývoja disperzných činidiel vyplýva, že disperzné činidlá sa stávajú čoraz účinnejšími. Či už ide o schopnosť znižovať viskozitu alebo vyvíjať farbu, a ďalšie schopnosti sa zlepšujú súčasne, a tento proces bude pokračovať aj v budúcnosti.

Spoločnosť Nanjing Reborn New Materials poskytujezmáčací disperzný prostriedok pre farby a nátery, vrátane niektorých, ktoré zodpovedajú slovu Disperbyk.