In المقال الأخيرقدّمنا في هذا القسم شرحًا لظهور المشتتات، وبعض آلياتها ووظائفها. في هذا القسم، سنستكشف أنواع المشتتات في عصور مختلفة، مع استعراض تاريخ تطورها.

عامل الترطيب والتشتيت التقليدي منخفض الوزن الجزيئي
كان ملح ثلاثي إيثانول أمين للأحماض الدهنية أقدم مُشتت، وقد طُرح في السوق منذ حوالي 100 عام. يتميز هذا المُشتت بفعاليته العالية وكفاءته الاقتصادية في تطبيقات الدهانات الصناعية العامة. استخدامه ليس مستحيلاً، وأدائه الأولي في أنظمة الألكيد الزيتية المتوسطة جيد.

بين أربعينيات وسبعينيات القرن العشرين، كانت الأصباغ المستخدمة في صناعة الطلاء عبارة عن أصباغ غير عضوية وبعض الأصباغ العضوية التي كانت أسهل في التشتت. كانت المشتتات خلال تلك الفترة مواد شبيهة بالمواد الخافضة للتوتر السطحي، مع مجموعة تثبيت للصبغة في أحد طرفيها وقطعة متوافقة مع الراتنج في الطرف الآخر. كانت معظم الجزيئات تحتوي على نقطة تثبيت واحدة للصبغة.

ومن الناحية البنيوية، يمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات:

(1) مشتقات الأحماض الدهنية، بما في ذلك أميدات الأحماض الدهنية، وأملاح أميد الأحماض الدهنية، وبولي إيثرات الأحماض الدهنية. على سبيل المثال، الأحماض الدهنية المعدلة مع الكتل التي طورتها شركة BYK بين عامي 1920 و1930، والتي مُلّحت بأمينات طويلة السلسلة للحصول على Anti-Terra U. كما يتوفر منتج P104/104S من شركة BYK بمجموعات نهائية عالية الأداء تعتمد على تفاعل إضافة DA. يُعد BESM® 9116 من شركة Shierli مُشتتًا مُزيلًا للتكتل ومُشتتًا قياسيًا في صناعة المعجون. يتميز بقابلية جيدة للبلل، وخصائص مضادة للترسيب، وثبات في التخزين. كما يُمكنه تحسين خصائص مقاومة التآكل، ويُستخدم على نطاق واسع في البادئات المضادة للتآكل. يُعد BESM® 9104/9104S أيضًا مُشتتًا نموذجيًا مُتحكمًا في التكتل، مع مجموعات تثبيت متعددة. يُمكنه تكوين بنية شبكية عند تشتيته، مما يُساعد بشكل كبير في التحكم في ترسب الصبغة وطفو اللون. نظرًا لأن المواد الخام المشتتة لمشتقات الأحماض الدهنية لم تعد تعتمد على المواد الخام البتروكيماوية، فهي متجددة.

(2) بوليمرات إستر حمض الفوسفوريك العضوي. يتميز هذا النوع من المشتتات بقدرة تثبيت شاملة للأصباغ غير العضوية. على سبيل المثال، يُعدّ كلٌّ من BYK 110/180/111 وBESM® 9110/9108/9101 من شركة Shierli مشتتين ممتازتين لتشتيت ثاني أكسيد التيتانيوم والأصباغ غير العضوية، مع قدرة فائقة على خفض اللزوجة، وتطور اللون، وأداء تخزين ممتاز. بالإضافة إلى ذلك، يُظهر كلٌّ من BYK 103 وBESM® 9103 من شركة Shierli مزايا ممتازة في خفض اللزوجة، واستقرارًا ممتازًا عند التخزين عند تشتيت الملاط غير اللامع.

(3) بولي إيثرات أليفاتية غير أيونية وإيثرات بولي أوكسي إيثيلين ألكيلفينول. الوزن الجزيئي لهذا النوع من المشتتات أقل عمومًا من 2000 غ/مول، ويركز بشكل أكبر على تشتيت الأصباغ والحشوات غير العضوية. تساعد هذه المشتتات على ترطيب الأصباغ أثناء الطحن، وتمتص بفعالية على سطح الأصباغ غير العضوية، وتمنع تراكبها وترسبها، كما أنها تتحكم في التكتل وتمنع تعويم الألوان. ومع ذلك، نظرًا لصغر وزنها الجزيئي، لا توفر هذه المشتتات مانعًا فراغيًا فعالًا، ولا تُحسّن لمعان ووضوح طبقة الطلاء. كما لا يمكن امتصاص مجموعات التثبيت الأيونية على سطح الأصباغ العضوية.

المشتتات ذات الوزن الجزيئي العالي
في عام ١٩٧٠، بدأ استخدام الأصباغ العضوية بكميات كبيرة. وتم تصنيع أصباغ الفثالوسيانين من شركة ICI، وأصباغ الكيناكريدون من شركة DuPont، وأصباغ التكثيف الآزوي من شركة CIBA، وأصباغ البنزيميدازولون من شركة Clariant، وغيرها، ودخلت السوق في سبعينيات القرن الماضي. لم تعد عوامل الترطيب والتشتيت الأصلية منخفضة الوزن الجزيئي قادرة على تثبيت هذه الأصباغ، فبدأ تطوير مشتتات جديدة عالية الوزن الجزيئي.

يتراوح وزن هذا النوع من المشتتات الجزيئي بين 5000 و25000 غ/مول، ويحتوي على عدد كبير من مجموعات تثبيت الصبغة على الجزيء. توفر السلسلة الرئيسية للبوليمر توافقًا واسعًا، بينما توفر السلسلة الجانبية المذابة مانعًا فراغيًا، مما يضمن ثبات جزيئات الصبغة تمامًا وخلوها من التكتل. تُثبّت المشتتات عالية الوزن الجزيئي مختلف الصبغات، وتُحلّ مشاكل عائمة اللون وتكتله بشكل كامل، خاصةً بالنسبة للأصباغ العضوية وأسود الكربون ذات حجم الجسيمات الصغير وسهولة التكتل. جميع المشتتات عالية الوزن الجزيئي هي مشتتات مزيلة للتكتل، وتحتوي على مجموعات تثبيت صبغية متعددة على السلسلة الجزيئية، مما يُخفّض لزوجة معجون اللون بشكل كبير، ويُحسّن قوة لون الصبغة، ولمعان الطلاء وحيويته، ويُحسّن شفافية الصبغات الشفافة. في الأنظمة القائمة على الماء، تتميز المشتتات عالية الوزن الجزيئي بمقاومة ممتازة للماء والتصبن. وبالطبع، قد يكون لها بعض الآثار الجانبية، والتي تنجم بشكل رئيسي عن القيمة الأمينية للمشتت. ستؤدي القيمة الأمينية العالية إلى زيادة لزوجة أنظمة الإيبوكسي أثناء التخزين؛ وتقليل فترة تنشيط البولي يوريثان المكونة من مكونين (باستخدام إيزوسيانات عطرية)؛ وانخفاض تفاعلية أنظمة المعالجة الحمضية؛ وإضعاف التأثير التحفيزي لمحفزات الكوبالت في الألكيدات المجففة بالهواء.

من منظور التركيب الكيميائي، ينقسم هذا النوع من المشتتات بشكل أساسي إلى ثلاث فئات:

(1) مُشتتات البولي يوريثان عالية الوزن الجزيئي، وهي مُشتتات بولي يوريثان نموذجية. على سبيل المثال، BYK 160/161/163/164، وBESM® 9160/9161/9163/9164، وEFKA 4060/4061/4063، وأحدث جيل من مُشتتات البولي يوريثان BYK 2155 وBESM® 9248. ظهر هذا النوع من المُشتتات مبكرًا نسبيًا، وله استخدام واسع. يتميز بخصائص جيدة في تقليل اللزوجة وإظهار اللون للأصباغ العضوية وأسود الكربون، وأصبح فيما بعد المُشتت القياسي للأصباغ العضوية. وقد حسّن الجيل الأحدث من مُشتتات البولي يوريثان بشكل ملحوظ كلاً من خصائص تقليل اللزوجة وإظهار اللون. يُعدّ BYK 170 وBESM® 9107 أكثر ملاءمةً للأنظمة المُحفَّزة بالأحماض. لا يحتوي المشتت على قيمة أمينية، مما يقلل من خطر التكتل أثناء تخزين الطلاء ولا يؤثر على تجفيف الطلاء.

(2) مُشتِّتات البولي أكريلات. أصبحت هذه المُشتِّتات، مثل BYK 190 وBESM® 9003، مُشتِّتات قياسية عالمية للطلاءات المائية.

(3) مُشتتات البوليمرات فائقة التفرع. أكثر مُشتتات البوليمرات فائقة التفرع شيوعًا هما Lubrizol 24000 وBESM® 9240، وهما مُركّبان من الأميدات والإميدات، مصنوعان من بوليسترات طويلة السلسلة. هذان المنتجان حاصلان على براءة اختراع، ويعتمدان بشكل أساسي على أساس البوليستر لتثبيت الأصباغ. لا تزال قدرتهما على التعامل مع أسود الكربون ممتازة. مع ذلك، يتبلور البوليستر في درجات حرارة منخفضة، ويترسب أيضًا في الطلاء النهائي. هذه المشكلة تعني أن 24000 لا يُستخدم إلا في الأحبار. في النهاية، يُظهر تطورًا لونيًا واستقرارًا ممتازين عند استخدامه لتشتيت أسود الكربون في صناعة الأحبار. لتحسين أداء التبلور، ظهر Lubrizol 32500 وBESM® 9245 واحدًا تلو الآخر. بالمقارنة مع الفئتين الأوليين، تتميز مُشتتات البوليمرات فائقة التفرع ببنية جزيئية كروية ومجموعات تقارب أصباغ عالية التركيز، وعادةً ما تتميز بتطور لوني متميز وأداء أقوى في تقليل اللزوجة. يمكن تعديل توافق مُشتتات البولي يوريثان على نطاق واسع، يشمل بشكل رئيسي جميع راتنجات الألكيد، من الزيت الطويل إلى الزيت القصير، وجميع راتنجات البوليستر المشبعة، وراتنجات الأكريليك الهيدروكسيلي، ويمكنها تثبيت معظم أنواع الكربون الأسود والأصباغ العضوية ذات التركيبات المختلفة. ونظرًا لوجود عدد كبير من الدرجات المختلفة التي تتراوح بين 6000 و15000 وزن جزيئي، يتعين على العملاء فحص التوافق وكمية الإضافات.

مُشتتات بلمرة الجذور الحرة القابلة للتحكم
بعد عام 1990، تم تحسين الطلب في السوق على تشتت الصبغة بشكل أكبر وكانت هناك اختراقات في تكنولوجيا تركيب البوليمر، وتم تطوير أحدث جيل من مشتتات بلمرة الجذور الحرة الخاضعة للرقابة.

تتميز بلمرة الجذور الحرة القابلة للتحكم (CFRP) ببنية دقيقة التصميم، حيث توجد مجموعة تثبيت في أحد طرفي البوليمر، وجزء مذاب في الطرف الآخر. يستخدم CFRP نفس المونومرات المستخدمة في البلمرة التقليدية، ولكن نظرًا لترتيب المونومرات بشكل أكثر انتظامًا على الأجزاء الجزيئية، ولتوزيع الوزن الجزيئي بشكل أكثر اتساقًا، يشهد أداء مُشتت البوليمر المُصنّع نقلة نوعية. تُحسّن مجموعة التثبيت الفعّالة هذه بشكل كبير قدرة المُشتت على مقاومة التكتل، وتُحسّن أيضًا لون الصبغة. يمنح الجزء المذاب الدقيق المُشتت لزوجة طحن معجون اللون المنخفضة، وإضافة صبغة عالية، كما يتميز المُشتت بتوافق واسع مع مختلف المواد ذات القاعدة الراتنجية.

يعود تاريخ تطوير مشتتات الطلاء الحديثة إلى أقل من 100 عام. تتوفر في السوق أنواع عديدة من المشتتات لمختلف الأصباغ والأنظمة. ولا تزال المواد الخام البتروكيماوية المصدر الرئيسي للمواد الخام المشتتة. وتُعد زيادة نسبة المواد الخام المتجددة في المشتتات اتجاهًا تطويريًا واعدًا للغاية. ومن خلال عملية تطوير المشتتات، تزداد كفاءتها باستمرار. وسواءً كان ذلك يتعلق بقدرة تقليل اللزوجة أو تحسين اللون، فإن هذه العملية ستستمر في المستقبل.

تقدم شركة Nanjing Reborn New Materialsعامل تشتيت ترطيب للدهانات والطلاء، بما في ذلك بعض تلك التي تتطابق مع Disperbyk.