In остання стаття, ми ознайомили з появою диспергаторів, деякими механізмами та функціями диспергаторів. У цьому уривку ми дослідимо типи диспергаторів у різні періоди з історією розвитку диспергаторів.

Традиційний низькомолекулярний зволожувальний та диспергувальний агент
Найпершим диспергатором була триетаноламінова сіль жирної кислоти, яка з'явилася на ринку близько 100 років тому. Цей диспергатор дуже ефективний та економічний у загальнопромисловому застосуванні фарб. Його використання цілком можливо, і його початкові характеристики в алкідній системі на основі середньої масляної кислоти непогані.

У 1940-1970-х роках пігменти, що використовувалися в лакофарбовій промисловості, були неорганічними пігментами та деякими органічними пігментами, які легше диспергувалися. Диспергатори в цей період були речовинами, подібними до поверхнево-активних речовин, з групою, що зв'язує пігмент, на одному кінці та сегментом, сумісним зі смолою, на іншому кінці. Більшість молекул мали лише одну точку зв'язування пігменту.

З конструктивної точки зору їх можна розділити на три категорії:

(1) похідні жирних кислот, включаючи аміди жирних кислот, солі амідів жирних кислот та поліефіри жирних кислот. Наприклад, модифіковані жирні кислоти з блоками, розроблені BYK у 1920-1930 роках, які були засолені довголанцюговими амінами для отримання Anti-Terra U. Існує також BYK P104/104S з високим вмістом функціональних кінцевих груп на основі реакції приєднання DA. BESM® 9116 від Shierli - це дефлокулюючий диспергатор та стандартний диспергатор у шпаклівковій промисловості. Він має добру змочуваність, антиосаджувальні властивості та стабільність при зберіганні. Він також може покращити антикорозійні властивості та широко використовується в антикорозійних ґрунтовках. BESM® 9104/9104S також є типовим диспергатором з контрольованою флокуляцією та кількома зв'язуючими групами. Він може утворювати сітчасту структуру при диспергуванні, що дуже допомагає контролювати седиментацію пігменту та плаваючий колір. Оскільки сировина для диспергаторів похідних жирних кислот більше не залежить від нафтохімічної сировини, вона є відновлюваною.

(2) Полімери на основі органічних естерів фосфорної кислоти. Цей тип диспергатора має універсальну здатність до закріплення неорганічних пігментів. Наприклад, BYK 110/180/111 та BESM® 9110/9108/9101 від Shierli є чудовими диспергаторами для диспергування діоксиду титану та неорганічних пігментів, з видатними показниками зниження в'язкості, розвитку кольору та зберігання. Крім того, BYK 103 та BESM® 9103 від Shierli демонструють чудові переваги зниження в'язкості та стабільність при зберіганні під час диспергування матових суспензій.

(3) Неіонні аліфатичні поліефіри та алкілфенольні поліоксіетиленові ефіри. Молекулярна маса цього типу диспергаторів зазвичай менше 2000 г/моль, і вони більше зосереджені на диспергуванні неорганічних пігментів та наповнювачів. Вони можуть допомогти зволожити пігменти під час подрібнення, ефективно адсорбуватися на поверхні неорганічних пігментів та запобігати розшаруванню та осадженню пігментів, а також контролювати флокуляцію та запобігати плаваючим кольорам. Однак через малу молекулярну масу вони не можуть забезпечити ефективного стеричного утримання, а також не можуть покращити блиск та чіткість плівки фарби. Іонні зв'язуючі групи не можуть адсорбуватися на поверхні органічних пігментів.

Високомолекулярні диспергатори
У 1970 році органічні пігменти почали використовувати у великих кількостях. Фталоціанінові пігменти ICI, хінакридонові пігменти DuPont, азоконденсаційні пігменти CIBA, бензимідазолонові пігменти Clariant тощо були промислово освоєні та вийшли на ринок у 1970-х роках. Початкові низькомолекулярні змочувальні та диспергуючі агенти більше не могли стабілізувати ці пігменти, і почали розроблятися нові високомолекулярні диспергатори.

Цей тип диспергатора має молекулярну масу 5000-25000 г/моль, з великою кількістю груп, що зв'язують пігмент, на молекулі. Основний ланцюг полімеру забезпечує широку сумісність, а сольватований бічний ланцюг забезпечує стеричну перешкоду, завдяки чому частинки пігменту повністю перебувають у дефлокульованому та стабільному стані. Диспергатори з високою молекулярною масою можуть стабілізувати різні пігменти та повністю вирішувати такі проблеми, як плаваючий колір та плавання, особливо для органічних пігментів та сажі з малим розміром частинок та легкою флокуляцією. Диспергатори з високою молекулярною масою - це дефлокулюючі диспергатори з кількома групами, що зв'язують пігмент, на молекулярному ланцюзі, що може значно знизити в'язкість кольорової пасти, покращити міцність тонування пігменту, блиск та яскравість фарби, а також покращити прозорість прозорих пігментів. У системах на водній основі диспергатори з високою молекулярною масою мають чудову водостійкість та стійкість до омилення. Звичайно, диспергатори з високою молекулярною масою також можуть мати деякі побічні ефекти, які в основному пов'язані з амінним числом диспергатора. Високе амінне число призведе до підвищення в'язкості епоксидних систем під час зберігання; скорочений період активації двокомпонентних поліуретанів (з використанням ароматичних ізоціанатів); знижена реакційна здатність систем кислотного тверднення; та ослаблений каталітичний ефект кобальтових каталізаторів в алкідах, що висихають на повітрі.

З точки зору хімічної структури, цей тип диспергаторів в основному поділяється на три категорії:

(1) Високомолекулярні поліуретанові диспергатори, які є типовими поліуретановими диспергаторами. Наприклад, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 та останнє покоління поліуретанових диспергаторів BYK 2155 та BESM® 9248. Цей тип диспергатора з'явився відносно рано та має широку аудиторію. Він має хороші властивості зниження в'язкості та розвитку кольору для органічних пігментів та сажі, і колись став стандартним диспергатором для органічних пігментів. Останнє покоління поліуретанових диспергаторів значно покращило як властивості зниження в'язкості, так і властивості розвитку кольору. BYK 170 та BESM® 9107 більше підходять для кислотно-каталізованих систем. Диспергатор не має амінного числа, що зменшує ризик агломерації під час зберігання фарби та не впливає на висихання фарби.

(2) Поліакрилатні диспергатори. Ці диспергатори, такі як BYK 190 та BESM® 9003, стали універсальними стандартними диспергаторами для покриттів на водній основі.

(3) Гіперрозгалужені полімерні диспергатори. Найбільш широко використовуваними гіперрозгалуженими полімерними диспергаторами є Lubrizol 24000 та BESM® 9240, які являють собою аміди + іміди на основі довголанцюгових поліефірів. Ці два продукти є запатентованими продуктами, які в основному спираються на поліефірний каркас для стабілізації пігментів. Їхня здатність обробляти сажу все ще чудова. Однак поліестер кристалізується за низьких температур, а також випадає в осад у готовій фарбі. Ця проблема означає, що 24000 можна використовувати лише в чорнилах. Зрештою, він може демонструвати дуже хороший розвиток кольору та стабільність при використанні для диспергування сажі в чорнильній промисловості. Для покращення характеристик кристалізації Lubrizol 32500 та BESM® 9245 з'явилися один за одним. Порівняно з першими двома категоріями, гіперрозгалужені полімерні диспергатори мають сферичну молекулярну структуру та висококонцентровані групи спорідненості до пігменту, зазвичай з видатним розвитком кольору та сильнішою ефективністю зниження в'язкості. Сумісність поліуретанових диспергаторів можна регулювати в широкому діапазоні, охоплюючи переважно всі алкідні смоли від довгих до коротких, усі насичені поліефірні смоли та гідроксилакрилові смоли, і вони можуть стабілізувати більшість сажі та органічних пігментів різної структури. Оскільки все ще існує велика кількість різних марок з молекулярною масою від 6000 до 15000, клієнтам необхідно перевіряти сумісність та кількість доданого матеріалу.

Диспергатори контрольованої вільнорадикальної полімеризації
Після 1990 року ринковий попит на пігментні дисперсії ще більше покращився, відбулися прориви в технології синтезу полімерів, а також було розроблено останнє покоління диспергантів контрольованої вільнорадикальної полімеризації.

Контрольована вільнорадикальна полімеризація (CFRP) має точно розроблену структуру з якірною групою на одному кінці полімеру та сольватованим сегментом на іншому кінці. CFRP використовує ті ж мономери, що й звичайна полімеризація, але оскільки мономери розташовані більш регулярно на молекулярних сегментах, а розподіл молекулярної маси є більш рівномірним, продуктивність синтезованого полімерного диспергатора має якісний стрибок. Ця ефективна якірна група значно покращує антифлокуляційну здатність диспергатора та розвиток кольору пігменту. Точно сольватований сегмент надає диспергатору нижчу в'язкість кольорової пасти при подрібненні та високий вміст пігменту, а диспергатор має широку сумісність з різними матеріалами на основі смол.

Розробка сучасних диспергаторів для покриттів має історію менше 100 років. На ринку існує багато видів диспергаторів для різних пігментів та систем. Основним джерелом сировини для диспергаторів залишається нафтохімічна сировина. Збільшення частки відновлюваної сировини в диспергаторах є дуже перспективним напрямком розвитку. З огляду на процес розробки диспергаторів, диспергатори стають дедалі ефективнішими. Чи то здатність до зниження в'язкості, чи то розвиток кольору, та інші здібності одночасно вдосконалюються, і цей процес продовжуватиметься в майбутньому.

Nanjing Reborn New Materials надаєзволожувальний диспергатор для фарб та покриттів, включаючи деякі, що відповідають Діспербіку.