In poslední článek, představili jsme vznik dispergačních činidel, některé mechanismy a funkce dispergačních činidel. V této pasáži prozkoumáme typy dispergačních činidel v různých obdobích a historii jejich vývoje.
Tradiční nízkomolekulární smáčecí a disperzní činidlo
Nejstarším dispergačním činidlem byla triethanolaminová sůl mastné kyseliny, která byla uvedena na trh asi před 100 lety. Toto dispergační činidlo je velmi účinné a ekonomické v obecných průmyslových aplikacích s barvami. Jeho použití není nemožné a jeho počáteční výkon v alkydovém systému se středním obsahem oleje není špatný.
Ve 40. až 70. letech 20. století se v průmyslu nátěrů používaly anorganické pigmenty a některé organické pigmenty, které se snadněji dispergovaly. Dispergátory v tomto období byly látky podobné povrchově aktivním látkám, s kotevní skupinou pro pigment na jednom konci a segmentem kompatibilním s pryskyřicí na druhém konci. Většina molekul měla pouze jeden kotevní bod pro pigment.
Z konstrukčního hlediska je lze rozdělit do tří kategorií:
(1) deriváty mastných kyselin, včetně amidů mastných kyselin, solí amidů mastných kyselin a polyetherů mastných kyselin. Například modifikované mastné kyseliny s bloky vyvinuté společností BYK v letech 1920-1930, které byly soleny aminy s dlouhým řetězcem za účelem získání Anti-Terra U. Existuje také BYKův P104/104S s vysokým obsahem funkčních koncových skupin na základě adiční reakce DA. BESM® 9116 od společnosti Shierli je deflokulační dispergátor a standardní dispergátor v tmelovém průmyslu. Má dobrou smáčivost, protiusazovací vlastnosti a stabilitu při skladování. Může také zlepšit antikorozní vlastnosti a je široce používán v antikorozních základních nátěrech. BESM® 9104/9104S je také typický řízený flokulační dispergátor s více kotevními skupinami. Po disperzi může vytvářet síťovou strukturu, což je velmi užitečné při kontrole sedimentace pigmentu a plovoucí barvy. Vzhledem k tomu, že suroviny pro dispergační deriváty mastných kyselin již nejsou závislé na petrochemických surovinách, jsou obnovitelné.
(2) Polymery organických esterů kyseliny fosforečné. Tento typ dispergačního činidla má univerzální kotevní schopnost pro anorganické pigmenty. Například BYK 110/180/111 a BESM® 9110/9108/9101 od společnosti Shierli jsou vynikající dispergační činidla pro dispergaci oxidu titaničitého a anorganických pigmentů s vynikajícím snížením viskozity, vývojem barev a skladovacími vlastnostmi. Kromě toho BYK 103 a BESM® 9103 od společnosti Shierli vykazují vynikající výhody ve snižování viskozity a skladovací stabilitu při dispergaci matných suspenzí.
(3) Neiontové alifatické polyethery a alkylfenolpolyoxyethylenethery. Molekulová hmotnost tohoto typu dispergačního činidla je obecně menší než 2000 g/mol a zaměřuje se spíše na disperzi anorganických pigmentů a plniv. Mohou pomoci smáčet pigmenty během mletí, účinně se adsorbovat na povrch anorganických pigmentů a zabránit stratifikaci a srážení pigmentů a mohou kontrolovat flokulaci a zabránit plovoucím barvám. Vzhledem k malé molekulové hmotnosti však nemohou poskytnout účinnou sterickou bariéru ani zlepšit lesk a zřetelnost barevného filmu. Iontové kotevní skupiny se nemohou adsorbovat na povrch organických pigmentů.
Dispergační činidla s vysokou molekulovou hmotností
V roce 1970 se začaly organické pigmenty používat ve velkém množství. Ftalokyaninové pigmenty od ICI, chinakridonové pigmenty od DuPont, azokondenzační pigmenty od CIBA, benzimidazolonové pigmenty od Clariant atd. byly industrializovány a na trh vstoupily v 70. letech 20. století. Původní smáčecí a disperzní činidla s nízkou molekulovou hmotností již nedokázala tyto pigmenty stabilizovat a začaly se vyvíjet nová disperzní činidla s vysokou molekulovou hmotností.
Tento typ dispergačního činidla má molekulovou hmotnost 5000-25000 g/mol s velkým počtem skupin vázajících pigment na molekule. Hlavní řetězec polymeru poskytuje širokou kompatibilitu a solvatovaný postranní řetězec poskytuje sterickou zábranu, takže částice pigmentu jsou zcela v deflokulovaném a stabilním stavu. Dispergační činidla s vysokou molekulovou hmotností mohou stabilizovat různé pigmenty a kompletně řešit problémy, jako je plovoucí barva a plovoucí, zejména u organických pigmentů a sazí s malou velikostí částic a snadnou flokulací. Dispergační činidla s vysokou molekulovou hmotností jsou deflokulační dispergační činidla s více skupinami vázajícími pigment na molekulárním řetězci, což může výrazně snížit viskozitu barevné pasty, zlepšit sílu tónování pigmentu, lesk a sytost barvy a zlepšit transparentnost transparentních pigmentů. Ve vodních systémech mají dispergační činidla s vysokou molekulovou hmotností vynikající odolnost proti vodě a zmýdelnění. Dispergační činidla s vysokou molekulovou hmotností mohou mít samozřejmě i některé vedlejší účinky, které vyplývají především z aminového čísla dispergačního činidla. Vysoké aminové číslo vede ke zvýšené viskozitě epoxidových systémů během skladování; zkrácená aktivační doba dvousložkových polyuretanů (s použitím aromatických isokyanátů); snížená reaktivita systémů vytvrzujících kyselinou; a oslabený katalytický účinek kobaltových katalyzátorů v alkydech schnoucích na vzduchu.
Z hlediska chemické struktury se tento typ dispergačního činidla dělí hlavně do tří kategorií:
(1) Vysokomolekulární polyuretanové dispergátory, což jsou typické polyuretanové dispergátory. Například BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 a nejnovější generace polyuretanových dispergátorů BYK 2155 a BESM® 9248. Tento typ dispergátoru se objevil relativně brzy a má široké publikum. Má dobré vlastnosti pro snížení viskozity a vývoj barvy pro organické pigmenty a saze a kdysi se stal standardním dispergátorem pro organické pigmenty. Nejnovější generace polyuretanových dispergátorů výrazně zlepšila jak vlastnosti pro snížení viskozity, tak pro vývoj barvy. BYK 170 a BESM® 9107 jsou vhodnější pro kyselinou katalyzované systémy. Dispergátor nemá aminové číslo, což snižuje riziko aglomerace během skladování barvy a neovlivňuje schnutí barvy.
(2) Polyakrylátové dispergační činidla. Tato dispergační činidla, jako například BYK 190 a BESM® 9003, se stala univerzálními standardními dispergačními činidly pro nátěry na vodní bázi.
(3) Dispergační činidla s hyperrozvětvenými polymery. Nejpoužívanějšími dispergačními činidly s hyperrozvětvenými polymery jsou Lubrizol 24000 a BESM® 9240, což jsou amidy + imidy na bázi polyesterů s dlouhým řetězcem. Tyto dva produkty jsou patentované produkty, které se pro stabilizaci pigmentů spoléhají hlavně na polyesterový řetězec. Jejich schopnost zpracovávat saze je stále vynikající. Polyester však při nízkých teplotách krystalizuje a také se sráží v hotovém nátěru. Tento problém znamená, že 24000 lze použít pouze v inkoustech. Koneckonců, při použití k disperzi sazí v inkoustovém průmyslu může vykazovat velmi dobrý vývoj barev a stabilitu. Pro zlepšení krystalizačního výkonu se postupně objevily Lubrizol 32500 a BESM® 9245. Ve srovnání s prvními dvěma kategoriemi mají dispergační činidla s hyperrozvětvenými polymery sférickou molekulární strukturu a vysoce koncentrované afinitní skupiny k pigmentům, obvykle s vynikajícím vývojem barev a silnějším výkonem při snižování viskozity. Kompatibilitu polyuretanových dispergačních činidel lze upravovat v širokém rozsahu, pokrývajících především všechny alkydové pryskyřice od dlouhých po krátké olejové, všechny nasycené polyesterové pryskyřice a hydroxylakrylové pryskyřice a mohou stabilizovat většinu sazí a organických pigmentů různých struktur. Vzhledem k tomu, že stále existuje velké množství různých jakostí s molekulovou hmotností 6000–15000, je nutné, aby zákazníci prověřovali kompatibilitu a přidávané množství.
Dispergační činidla pro řízenou polymeraci volných radikálů
Po roce 1990 se poptávka po pigmentových disperzích dále zlepšila, došlo k průlomům v technologii syntézy polymerů a byla vyvinuta nejnovější generace dispergačních činidel s kontrolovanou radikálovou polymerací.
Řízená polymerace volnými radikály (CFRP) má přesně navrženou strukturu s kotevní skupinou na jednom konci polymeru a solvatovaným segmentem na druhém konci. CFRP používá stejné monomery jako konvenční polymerace, ale protože monomery jsou na molekulárních segmentech uspořádány pravidelněji a distribuce molekulové hmotnosti je rovnoměrnější, výkon syntetizovaného polymerního dispergačního činidla má kvalitativní skok. Tato účinná kotevní skupina výrazně zlepšuje antiflokulační schopnost dispergačního činidla a vývoj barvy pigmentu. Přesně solvatovaný segment dává dispergačnímu činidlu nižší viskozitu při mletí barevné pasty a vysoký obsah pigmentu. Dispergační činidlo má také širokou kompatibilitu s různými materiály na bázi pryskyřic.
Vývoj moderních disperzních činidel pro nátěry má historii kratší než 100 let. Na trhu existuje mnoho typů disperzních činidel pro různé pigmenty a systémy. Hlavním zdrojem disperzních surovin jsou stále petrochemické suroviny. Zvyšování podílu obnovitelných surovin v disperzních činidlech je velmi slibným směrem vývoje. S postupem vývoje disperzních činidel se disperzní činidla stávají stále účinnějšími. Ať už se jedná o schopnost snižovat viskozitu nebo vyvíjet barvu, a současně se zlepšují i další schopnosti, tento proces bude v budoucnu pokračovat.
Společnost Nanjing Reborn New Materials poskytujesmáčecí disperzní činidlo pro barvy a nátěry, včetně některých, které odpovídají Disperbyku.
Čas zveřejnění: 25. dubna 2025