In последна статия, представихме появата на дисперсантите, някои механизми и функции на дисперсантите. В този пасаж ще разгледаме видовете дисперсанти в различни периоди, както и историята на тяхното развитие.
Традиционен нискомолекулен омокрящ и диспергиращ агент
Най-ранният дисперсант е триетаноламинова сол на мастна киселина, която е пусната на пазара преди около 100 години. Този дисперсант е много ефикасен и икономичен в общите индустриални приложения за бои. Не е невъзможно да се използва и първоначалните му характеристики в средномаслени алкидни системи не са лоши.
През 40-те до 70-те години на миналия век пигментите, използвани в индустрията за покрития, са били неорганични пигменти и някои органични пигменти, които са били по-лесни за диспергиране. Дисперсантите през този период са били вещества, подобни на повърхностноактивните вещества, с група за закрепване на пигмента в единия край и сегмент, съвместим със смола, в другия край. Повечето молекули са имали само една точка на закрепване на пигмента.
От структурна гледна точка те могат да бъдат разделени на три категории:
(1) производни на мастни киселини, включително амиди на мастни киселини, соли на амиди на мастни киселини и полиетери на мастни киселини. Например, модифицираните мастни киселини с блокове, разработени от BYK през 1920-1930 г., които са били осолени с дълговерижни амини, за да се получи Anti-Terra U. Съществува и P104/104S на BYK с високо функционални крайни групи, базирани на реакция на присъединяване с DA. BESM® 9116 от Shierli е дефлокулиращ диспергатор и стандартен диспергатор в индустрията за шпакловки. Той има добра омокряемост, антиутаяващи свойства и стабилност при съхранение. Може също да подобри антикорозионните свойства и се използва широко в антикорозионни грундове. BESM® 9104/9104S е също типичен контролирано флокулиращ диспергатор с множество закотвящи групи. Той може да образува мрежова структура при диспергиране, което е много полезно за контролиране на утаяването на пигментите и плаващия цвят. Тъй като суровините за диспергиращи производни на мастни киселини вече не зависят от нефтохимически суровини, те са възобновяеми.
(2) Органични полимери на естери на фосфорна киселина. Този тип диспергатор има универсална способност за закрепване на неорганични пигменти. Например, BYK 110/180/111 и BESM® 9110/9108/9101 от Shierli са отлични диспергатори за диспергиране на титанов диоксид и неорганични пигменти, с изключително намаляване на вискозитета, развитие на цвета и характеристики при съхранение. В допълнение, BYK 103 и BESM® 9103 от Shierli показват отлични предимства за намаляване на вискозитета и стабилност при съхранение при диспергиране на матови суспензии.
(3) Не-йонни алифатни полиетери и алкилфенол полиоксиетиленови етери. Молекулното тегло на този тип дисперсант обикновено е по-малко от 2000 g/mol и е насочен повече към дисперсията на неорганични пигменти и пълнители. Те могат да помогнат за омокрянето на пигментите по време на смилане, ефективно да адсорбират върху повърхността на неорганичните пигменти и да предотвратят стратификацията и утаяването на пигменти, както и да контролират флокулацията и да предотвратят плаващи цветове. Поради малкото си молекулно тегло обаче, те не могат да осигурят ефективно стерично задържане, нито могат да подобрят блясъка и отчетливостта на боята. Йонните закотвящи групи не могат да се адсорбират върху повърхността на органичните пигменти.
Дисперсанти с високо молекулно тегло
През 1970 г. органичните пигменти започват да се използват в големи количества. Фталоцианиновите пигменти на ICI, хинакридоновите пигменти на DuPont, азокондензационните пигменти на CIBA, бензимидазолоновите пигменти на Clariant и др. са индустриализирани и навлизат на пазара през 70-те години на миналия век. Първоначалните нискомолекулни омокрящи и диспергиращи агенти вече не са могли да стабилизират тези пигменти и започват да се разработват нови високомолекулни дисперганти.
Този тип дисперсант има молекулно тегло от 5000-25000 g/mol, с голям брой пигмент-закрепващи групи върху молекулата. Главната верига на полимера осигурява широка съвместимост, а солватираната странична верига осигурява стерично затруднение, така че пигментните частици да са напълно в дефлокулирано и стабилно състояние. Дисперсантите с високо молекулно тегло могат да стабилизират различни пигменти и напълно да решат проблеми като плаващ цвят и плаване, особено за органични пигменти и сажди с малък размер на частиците и лесно флокулиране. Дисперсантите с високо молекулно тегло са дефлокулиращи дисперсанти с множество пигмент-закрепващи групи върху молекулната верига, което може силно да намали вискозитета на цветната паста, да подобри силата на оцветяване на пигмента, блясъка и наситеността на боята и да подобри прозрачността на прозрачните пигменти. Във водните системи дисперсантите с високо молекулно тегло имат отлична водоустойчивост и устойчивост на осапуняване. Разбира се, дисперсантите с високо молекулно тегло могат да имат и някои странични ефекти, които произтичат главно от аминното число на дисперсанта. Високото аминно число ще доведе до повишен вискозитет на епоксидните системи по време на съхранение; намален период на активиране на двукомпонентни полиуретани (използващи ароматни изоцианати); намалена реактивност на киселинно втвърдяващи се системи; и отслабен каталитичен ефект на кобалтовите катализатори в алкиди, съхнещи на въздух.
От гледна точка на химическата структура, този тип дисперсант се разделя основно на три категории:
(1) Високомолекулни полиуретанови дисперсанти, които са типични полиуретанови дисперсанти. Например, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 и най-новото поколение полиуретанови дисперсанти BYK 2155 и BESM® 9248. Този тип дисперсант се появи сравнително рано и има широка аудитория. Той има добри свойства за намаляване на вискозитета и развитие на цвета за органични пигменти и сажди и някога се превърна в стандартен дисперсант за органични пигменти. Най-новото поколение полиуретанови дисперсанти значително подобри както свойствата за намаляване на вискозитета, така и свойствата за развитие на цвета. BYK 170 и BESM® 9107 са по-подходящи за киселинно-катализирани системи. Дисперсантът няма аминова стойност, което намалява риска от агломерация по време на съхранение на боята и не влияе на съхненето на боята.
(2) Полиакрилатни дисперсанти. Тези дисперсанти, като BYK 190 и BESM® 9003, са се превърнали в универсални стандартни дисперсанти за покрития на водна основа.
(3) Дисперсанти с хиперразклонени полимери. Най-широко използваните дисперсанти с хиперразклонени полимери са Lubrizol 24000 и BESM® 9240, които са амиди + имиди на базата на дълговерижни полиестери. Тези два продукта са патентовани продукти, които разчитат главно на полиестерната основа за стабилизиране на пигментите. Способността им да се справят със сажди е отлична. Полиестерът обаче ще кристализира при ниски температури и ще се утаи в готовата боя. Този проблем означава, че 24000 може да се използва само в мастила. В крайна сметка, той може да покаже много добро развитие на цвета и стабилност, когато се използва за диспергиране на сажди в мастилената индустрия. За да се подобри кристализационната ефективност, Lubrizol 32500 и BESM® 9245 се появиха един след друг. В сравнение с първите две категории, дисперсантите с хиперразклонени полимери имат сферична молекулярна структура и силно концентрирани пигментни афинитетни групи, обикновено с изключително развитие на цвета и по-силно намаляване на вискозитета. Съвместимостта на полиуретановите дисперсанти може да се регулира в широк диапазон, като обхваща главно всички алкидни смоли от дългомаслени до късомаслени, всички наситени полиестерни смоли и хидроксил акрилни смоли, и може да стабилизира повечето въглеродни сажди и органични пигменти с различни структури. Тъй като все още има голям брой различни степени между 6000-15000 молекулни тегла, клиентите трябва да проверят за съвместимост и количество на добавяне.
Дисперсанти за контролируема полимеризация на свободни радикали
След 1990 г. пазарното търсене на пигментни дисперсии се подобри допълнително и имаше пробиви в технологията за синтез на полимери, като беше разработено най-новото поколение дисперсанти за контролирана полимеризация на свободни радикали.
Контролируемата полимеризация на свободни радикали (CFRP) има прецизно проектирана структура, с закотвяща група в единия край на полимера и солватиран сегмент в другия край. CFRP използва същите мономери като конвенционалната полимеризация, но тъй като мономерите са разположени по-правилно върху молекулните сегменти и разпределението на молекулното тегло е по-равномерно, производителността на синтезирания полимерен дисперсант има качествен скок. Тази ефективна закотвяща група значително подобрява антифлокулационната способност на дисперсанта и развитието на цвета на пигмента. Прецизно солватираният сегмент придава на дисперсанта по-нисък вискозитет при смилане на цветната паста и високо съдържание на пигмент, като дисперсантът има широка съвместимост с различни материали на базата на смола.
Разработването на съвременни дисперсанти за покрития има история по-малка от 100 години. На пазара има много видове дисперсанти за различни пигменти и системи. Основният източник на суровини за дисперсанти все още са нефтохимическите суровини. Увеличаването на дела на възобновяемите суровини в дисперсантите е многообещаваща посока на развитие. С развитието на процеса на разработване на дисперсанти, те стават все по-ефективни. Независимо дали става въпрос за намаляване на вискозитета или за развитие на цвета, и други способности се подобряват едновременно, като този процес ще продължи и в бъдеще.
Nanjing Reborn New Materials предоставяомокрящ диспергатор за бои и покрития, включително някои, които съответстват на Disperbyk.
Време на публикуване: 25 април 2025 г.