In bài viết cuối cùng, chúng tôi đã giới thiệu về sự xuất hiện của chất phân tán, một số cơ chế và chức năng của chất phân tán. Trong đoạn văn này, chúng ta sẽ khám phá các loại chất phân tán trong các giai đoạn khác nhau với lịch sử phát triển của chất phân tán.

Chất làm ướt và phân tán trọng lượng phân tử thấp truyền thống
Chất phân tán sớm nhất là muối triethanolamine của axit béo, được tung ra thị trường cách đây khoảng 100 năm. Chất phân tán này rất hiệu quả và tiết kiệm trong các ứng dụng sơn công nghiệp nói chung. Không phải là không thể sử dụng được, và hiệu suất ban đầu của nó trong hệ thống alkyd dầu trung bình không tệ.

Trong những năm 1940 đến 1970, các sắc tố được sử dụng trong ngành sơn là các sắc tố vô cơ và một số sắc tố hữu cơ dễ phân tán hơn. Các chất phân tán trong giai đoạn này là các chất tương tự như chất hoạt động bề mặt, với một nhóm neo sắc tố ở một đầu và một phân đoạn tương thích với nhựa ở đầu kia. Hầu hết các phân tử chỉ có một điểm neo sắc tố.

Về mặt cấu trúc, chúng có thể được chia thành ba loại:

(1) các dẫn xuất axit béo, bao gồm các amit axit béo, muối amit axit béo và polyete axit béo. Ví dụ, các axit béo biến tính với các khối do BYK phát triển vào năm 1920-1930, được muối với các amin mạch dài để thu được Anti-Terra U. Ngoài ra còn có P104/104S của BYK với các nhóm đầu chức năng cao dựa trên phản ứng cộng DA. BESM® 9116 từ Shierli là chất phân tán tách kết bông và là chất phân tán tiêu chuẩn trong ngành bột trét. Nó có khả năng thấm ướt tốt, đặc tính chống lắng và độ ổn định khi lưu trữ. Nó cũng có thể cải thiện các đặc tính chống ăn mòn và được sử dụng rộng rãi trong các lớp sơn lót chống ăn mòn. BESM® 9104/9104S cũng là chất phân tán keo tụ có kiểm soát điển hình với nhiều nhóm neo. Nó có thể tạo thành cấu trúc mạng khi phân tán, rất hữu ích trong việc kiểm soát quá trình lắng đọng sắc tố và màu nổi. Vì nguyên liệu thô phân tán dẫn xuất axit béo không còn phụ thuộc vào nguyên liệu thô hóa dầu nên chúng có thể tái tạo được.

(2) Polyme este axit photphoric hữu cơ. Loại chất phân tán này có khả năng neo giữ phổ quát đối với các sắc tố vô cơ. Ví dụ, BYK 110/180/111 và BESM® 9110/9108/9101 của Shierli là những chất phân tán tuyệt vời để phân tán titanium dioxide và các sắc tố vô cơ, với khả năng giảm độ nhớt, phát triển màu sắc và hiệu suất lưu trữ vượt trội. Ngoài ra, BYK 103 và BESM® 9103 của Shierli đều cho thấy những ưu điểm giảm độ nhớt tuyệt vời và độ ổn định lưu trữ khi phân tán bùn mờ.

(3) Polyether aliphatic không ion và ete polyoxyethylene alkylphenol. Trọng lượng phân tử của loại chất phân tán này thường nhỏ hơn 2000 g/mol và tập trung nhiều hơn vào việc phân tán các sắc tố vô cơ và chất độn. Chúng có thể giúp làm ướt các sắc tố trong quá trình nghiền, hấp phụ hiệu quả trên bề mặt của các sắc tố vô cơ và ngăn ngừa sự phân tầng và kết tủa của các sắc tố, đồng thời có thể kiểm soát quá trình kết bông và ngăn ngừa màu nổi. Tuy nhiên, do trọng lượng phân tử nhỏ, chúng không thể cung cấp khả năng cản trở lập thể hiệu quả, cũng không thể cải thiện độ bóng và độ riêng biệt của màng sơn. Các nhóm neo ion không thể được hấp phụ trên bề mặt của các sắc tố hữu cơ.

Chất phân tán có trọng lượng phân tử cao
Vào năm 1970, các chất màu hữu cơ bắt đầu được sử dụng với số lượng lớn. Các chất màu phthalocyanine của ICI, các chất màu quinacridone của DuPont, các chất màu ngưng tụ azo của CIBA, các chất màu benzimidazolone của Clariant, v.v. đều đã được công nghiệp hóa và đưa vào thị trường vào những năm 1970. Các chất làm ướt và phân tán có trọng lượng phân tử thấp ban đầu không còn có thể ổn định các chất màu này nữa và các chất phân tán có trọng lượng phân tử cao mới bắt đầu được phát triển.

Loại chất phân tán này có trọng lượng phân tử từ 5000-25000 g/mol, với số lượng lớn các nhóm neo sắc tố trên phân tử. Chuỗi chính polyme cung cấp khả năng tương thích rộng và chuỗi bên hòa tan cung cấp sự cản trở lập thể, do đó các hạt sắc tố hoàn toàn ở trạng thái tách kết tụ và ổn định. Các chất phân tán có trọng lượng phân tử cao có thể ổn định nhiều loại sắc tố và giải quyết hoàn toàn các vấn đề như màu nổi và nổi, đặc biệt đối với các sắc tố hữu cơ và muội than có kích thước hạt nhỏ và dễ kết tụ. Các chất phân tán có trọng lượng phân tử cao đều là các chất phân tán tách kết tụ với nhiều nhóm neo sắc tố trên chuỗi phân tử, có thể làm giảm mạnh độ nhớt của bột màu, cải thiện độ bền màu của sắc tố, độ bóng và độ sống động của sơn, đồng thời cải thiện độ trong suốt của sắc tố trong suốt. Trong các hệ thống gốc nước, các chất phân tán có trọng lượng phân tử cao có khả năng chống nước và chống xà phòng hóa tuyệt vời. Tất nhiên, các chất phân tán có trọng lượng phân tử cao cũng có thể có một số tác dụng phụ, chủ yếu xuất phát từ giá trị amin của chất phân tán. Giá trị amin cao sẽ làm tăng độ nhớt của hệ thống epoxy trong quá trình lưu trữ; giảm thời gian hoạt hóa của polyurethan hai thành phần (sử dụng isocyanat thơm); giảm khả năng phản ứng của hệ thống đóng rắn bằng axit; và làm suy yếu tác dụng xúc tác của chất xúc tác coban trong alkyd khô bằng không khí.

Theo góc độ cấu trúc hóa học, loại chất phân tán này chủ yếu được chia thành ba loại:

(1) Chất phân tán polyurethane có trọng lượng phân tử cao, là chất phân tán polyurethane điển hình. Ví dụ, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 và thế hệ chất phân tán polyurethane mới nhất BYK 2155 và BESM® 9248. Loại chất phân tán này xuất hiện tương đối sớm và có đối tượng sử dụng rộng rãi. Nó có đặc tính giảm độ nhớt và phát triển màu tốt đối với các sắc tố hữu cơ và muội than, và đã từng trở thành chất phân tán tiêu chuẩn cho các sắc tố hữu cơ. Thế hệ chất phân tán polyurethane mới nhất đã cải thiện đáng kể cả đặc tính giảm độ nhớt và phát triển màu. BYK 170 và BESM® 9107 phù hợp hơn với các hệ thống xúc tác axit. Chất phân tán không có giá trị amin, giúp giảm nguy cơ kết tụ trong quá trình lưu trữ sơn và không ảnh hưởng đến quá trình khô của sơn.

(2) Chất phân tán polyacrylate. Các chất phân tán này, chẳng hạn như BYK 190 và BESM® 9003, đã trở thành chất phân tán tiêu chuẩn phổ biến cho lớp phủ gốc nước.

(3) Chất phân tán polyme siêu phân nhánh. Các chất phân tán polyme siêu phân nhánh được sử dụng rộng rãi nhất là Lubrizol 24000 và BESM® 9240, là amid + imide dựa trên polyester chuỗi dài. Hai sản phẩm này là sản phẩm được cấp bằng sáng chế, chủ yếu dựa vào xương sống polyester để ổn định sắc tố. Khả năng xử lý muội than của chúng vẫn rất tuyệt vời. Tuy nhiên, polyester sẽ kết tinh ở nhiệt độ thấp và cũng sẽ kết tủa trong sơn thành phẩm. Vấn đề này có nghĩa là 24000 chỉ có thể được sử dụng trong mực. Rốt cuộc, nó có thể cho thấy sự phát triển màu sắc và độ ổn định rất tốt khi được sử dụng để phân tán muội than trong ngành mực. Để cải thiện hiệu suất kết tinh, Lubrizol 32500 và BESM® 9245 đã xuất hiện lần lượt. So với hai loại đầu tiên, chất phân tán polyme siêu phân nhánh có cấu trúc phân tử hình cầu và nhóm ái lực sắc tố có độ cô đặc cao, thường có sự phát triển màu sắc vượt trội và hiệu suất giảm độ nhớt mạnh hơn. Độ tương thích của chất phân tán polyurethane có thể được điều chỉnh trong phạm vi rộng, chủ yếu bao phủ tất cả các loại nhựa alkyd từ dầu dài đến dầu ngắn, tất cả các loại nhựa polyester bão hòa và nhựa acrylic hydroxyl, và có thể ổn định hầu hết các loại muội than và các chất màu hữu cơ có cấu trúc khác nhau. Vì vẫn còn nhiều loại khác nhau trong khoảng 6000-15000 trọng lượng phân tử, nên khách hàng cần sàng lọc độ tương thích và lượng bổ sung.

Chất phân tán trùng hợp gốc tự do có thể kiểm soát
Sau năm 1990, nhu cầu thị trường về phân tán sắc tố được cải thiện hơn nữa và có những đột phá trong công nghệ tổng hợp polyme, đồng thời phát triển thế hệ chất phân tán trùng hợp gốc tự do có kiểm soát mới nhất.

Trùng hợp gốc tự do có thể kiểm soát (CFRP) có cấu trúc được thiết kế chính xác, với một nhóm neo ở một đầu của polyme và một đoạn solvat hóa ở đầu kia. CFRP sử dụng cùng các monome như trùng hợp thông thường, nhưng vì các monome được sắp xếp đều đặn hơn trên các đoạn phân tử và phân bố trọng lượng phân tử đồng đều hơn, nên hiệu suất của chất phân tán polyme tổng hợp có bước nhảy vọt về chất lượng. Nhóm neo hiệu quả này cải thiện đáng kể khả năng chống kết bông của chất phân tán và sự phát triển màu của sắc tố. Đoạn solvat hóa chính xác mang lại cho chất phân tán độ nhớt nghiền bột màu thấp hơn và lượng sắc tố bổ sung cao hơn, và chất phân tán có khả năng tương thích rộng với nhiều loại vật liệu gốc nhựa khác nhau.

Sự phát triển của chất phân tán lớp phủ hiện đại có lịch sử chưa đến 100 năm. Có nhiều loại chất phân tán cho nhiều loại sắc tố và hệ thống khác nhau trên thị trường. Nguồn nguyên liệu thô phân tán chính vẫn là nguyên liệu thô hóa dầu. Tăng tỷ lệ nguyên liệu thô tái tạo trong chất phân tán là một hướng phát triển rất hứa hẹn. Từ quá trình phát triển chất phân tán, chất phân tán ngày càng trở nên hiệu quả hơn. Cho dù đó là khả năng giảm độ nhớt hay khả năng phát triển màu sắc và các khả năng khác đang được cải thiện đồng thời, quá trình này sẽ tiếp tục trong tương lai.

Nanjing Reborn New Materials cung cấpchất phân tán ướt cho sơn và lớp phủ, bao gồm một số nội dung khớp với Disperbyk.