Dispergiermittel sind Oberflächenadditive, die zur Stabilisierung fester Partikel in Medien wie Klebstoffen, Farben, Kunststoffen und Kunststoffmischungen verwendet werden.

Früher waren für Beschichtungen grundsätzlich keine Dispergiermittel erforderlich. Systeme wie Alkyd- und Nitrolacke benötigten keine Dispergiermittel. Dispergiermittel kamen erst mit Acrylharz- und Polyesterharzlacken auf. Dies hängt auch eng mit der Entwicklung von Pigmenten zusammen, da die Anwendung hochwertiger Pigmente untrennbar mit der Hilfe von Dispergiermitteln verbunden ist.
Dispergiermittel sind Oberflächenadditive zur Stabilisierung fester Partikel in Medien wie Klebstoffen, Farben, Kunststoffen und Kunststoffmischungen. Ein Ende bildet eine Solvatationskette, die in verschiedenen Dispersionsmedien gelöst werden kann, und das andere Ende ist eine Pigmentankergruppe, die an der Oberfläche verschiedener Pigmente adsorbiert und zur Umwandlung in eine Fest-Flüssig-Grenzfläche (Pigment-Harz-Lösung) genutzt werden kann.

Die Harzlösung muss in die Zwischenräume der Pigmentagglomerate eindringen. Alle Pigmente liegen als Pigmentagglomerate vor, also als Ansammlungen von Pigmentpartikeln, wobei sich in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Pigmentpartikeln Luft und Feuchtigkeit befindet. Die Partikel berühren sich an den Kanten und Ecken, und die Wechselwirkungen zwischen den Partikeln sind relativ gering, sodass diese Kräfte mit herkömmlichen Dispersionsgeräten überwunden werden können. Andererseits sind die Aggregate kompakter und die einzelnen Pigmentpartikel berühren sich direkt, sodass ihre Zerlegung in Primärpartikel deutlich schwieriger ist. Während des Mahlprozesses der Pigmentdispersion werden die Pigmentagglomerate allmählich kleiner; im Idealfall entstehen Primärpartikel.

Der Pigmentmahlprozess lässt sich in drei Schritte unterteilen: Der erste Schritt ist das Benetzen. Unter Rühren werden Luft und Feuchtigkeit von der Pigmentoberfläche entfernt und durch die Harzlösung ersetzt. Das Dispergiermittel verbessert die Benetzbarkeit des Pigments, indem es die Fest-Gas-Grenzfläche in eine Fest-Flüssig-Grenzfläche verwandelt und so die Mahlleistung steigert. Der zweite Schritt ist der eigentliche Mahlprozess der Pigmentdispersion. Durch mechanische Einwirkung und Scherkräfte werden die Pigmentagglomerate aufgebrochen und die Partikelgröße auf Primärpartikel reduziert. Beim Öffnen des Pigments durch mechanische Kraft adsorbiert und umhüllt das Dispergiermittel die kleinen Partikel. Im letzten dritten Schritt muss die Pigmentdispersion stabil genug sein, um unkontrollierte Flockung zu verhindern.

Durch die Verwendung eines geeigneten Dispergiermittels können die Pigmentpartikel in einem geeigneten Abstand voneinander gehalten werden, ohne dass der Kontakt wiederhergestellt wird. In den meisten Anwendungen ist ein stabiler, deflockulierter Zustand erwünscht. In einigen Anwendungen kann die Pigmentdispersion unter kontrollierten Koflockulationsbedingungen stabil bleiben. Benetzungshilfen können den Oberflächenspannungsunterschied zwischen Pigment und Harzlösung verringern und so die Benetzung der Pigmentagglomerate durch das Harz beschleunigen; Dispergierhilfen erhöhen die Stabilität der Pigmentdispersion. Daher erfüllt dasselbe Produkt oft sowohl die Funktion eines Benetzungs- als auch eines Dispergiermittels.

Die Pigmentdispersion ist ein Prozess vom aggregierten zum dispergierten Zustand. Mit abnehmender Partikelgröße und zunehmender Oberfläche nimmt auch die Oberflächenenergie des Systems zu.
Da die Oberflächenenergie eines Systems spontan abnimmt, gilt: Je deutlicher die Oberflächenvergrößerung, desto mehr Energie muss während des Mahlvorgangs von außen zugeführt werden und desto stärker muss die stabilisierende Wirkung des Dispergiermittels sein, um die Dispersionsstabilität des Systems aufrechtzuerhalten. Anorganische Pigmente haben im Allgemeinen größere Partikel, geringere spezifische Oberflächen und eine höhere Oberflächenpolarität, sodass sie leichter zu dispergieren und zu stabilisieren sind. Dagegen haben verschiedene organische Pigmente und Ruß kleinere Partikel, größere spezifische Oberflächen und eine geringere Oberflächenpolarität, sodass ihre Dispergierung und Stabilisierung schwieriger ist.

Daher erfüllen Dispergiermittel hauptsächlich drei Leistungsaspekte: (1) Verbesserung der Pigmentbenetzung und Verbesserung der Mahlleistung; (2) Verringerung der Viskosität und Verbesserung der Kompatibilität mit dem Basismaterial, Verbesserung von Glanz, Fülle und Deutlichkeit des Bildes und Verbesserung der Lagerstabilität; (3) Erhöhung der Pigmentfarbstärke und Pigmentkonzentration und Verbesserung der Farbtonstabilität.

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In nächster Artikel, wir werden die Arten von Dispergiermitteln in verschiedenen Zeiträumen mit der Entwicklungsgeschichte der Dispergiermittel untersuchen.


Veröffentlichungszeit: 25. April 2025