In viimeinen artikkeli, esittelimme dispergointiaineiden syntymisen, joitakin niiden mekanismeja ja toimintoja. Tässä kappaleessa tutkimme dispergointiaineiden tyyppejä eri aikakausina ja dispergointiaineiden kehityshistoriaa.

Perinteinen pienimolekyylipainoinen kostutus- ja dispergointiaine
Varhaisin dispergointiaine oli rasvahapon trietanoliamiinisuola, joka tuotiin markkinoille noin 100 vuotta sitten. Tämä dispergointiaine on erittäin tehokas ja taloudellinen yleisissä teollisuusmaalaussovelluksissa. Sen käyttö ei ole mahdotonta, ja sen alkuperäinen suorituskyky keskiraskaassa öljyalkydijärjestelmässä ei ole huono.

1940- ja 1970-luvuilla pinnoitteteollisuudessa käytettiin epäorgaanisia pigmenttejä ja joitakin helpommin dispergoitavia orgaanisia pigmenttejä. Tänä aikana dispergointiaineet olivat pinta-aktiivisten aineiden kaltaisia ​​aineita, joissa oli pigmentin ankkurointiryhmä toisessa päässä ja hartsin kanssa yhteensopiva segmentti toisessa päässä. Useimmilla molekyyleillä oli vain yksi pigmentin ankkurointipiste.

Rakenteellisesta näkökulmasta ne voidaan jakaa kolmeen luokkaan:

(1) rasvahappojohdannaiset, mukaan lukien rasvahappoamidit, rasvahappoamidisuolat ja rasvahappopolyeetterit. Esimerkiksi BYK:n vuosina 1920–1930 kehittämät modifioidut rasvahapot lohkoineen, jotka suolattiin pitkäketjuisilla amiineilla Anti-Terra U:n saamiseksi. BYK:lla on myös P104/104S, jossa on paljon funktionaalisia pääteryhmiä DA-additioreaktion perusteella. Shierlin BESM® 9116 on flokkulointidispergointiaine ja kittiteollisuuden standardidispergointiaine. Sillä on hyvä kostuvuus, laskeutumisenesto-ominaisuudet ja varastointistabiilisuus. Se voi myös parantaa korroosionesto-ominaisuuksia ja sitä käytetään laajalti korroosionestopohjusteissa. BESM® 9104/9104S on myös tyypillinen kontrolloitu flokkulointidispergointiaine, jossa on useita ankkurointiryhmiä. Se voi dispergoituna muodostaa verkkorakenteen, mikä on erittäin hyödyllistä pigmentin sedimentaation ja kelluvan värin hallinnassa. Koska rasvahappojohdannaisten dispergointiaineiden raaka-aineet eivät ole enää riippuvaisia ​​petrokemian raaka-aineista, ne ovat uusiutuvia.

(2) Orgaaniset fosforihappoesteripolymeerit. Tämän tyyppisellä dispergointiaineella on yleinen ankkurointikyky epäorgaanisiin pigmentteihin. Esimerkiksi Shierlin BYK 110/180/111 ja BESM® 9110/9108/9101 ovat erinomaisia ​​dispergointiaineita titaanidioksidin ja epäorgaanisten pigmenttien dispergointiin, ja niillä on erinomainen viskositeetin aleneminen, värin kehittyminen ja varastointiominaisuudet. Lisäksi Shierlin BYK 103 ja BESM® 9103 osoittavat molemmat erinomaisia ​​viskositeetin alenemisen etuja ja varastointistabiilisuutta mattalietteitä dispergoinnissa.

(3) Ei-ioniset alifaattiset polyeetterit ja alkyylifenolipolyoksietyleenieetterit. Tämän tyyppisen dispergointiaineen molekyylipaino on yleensä alle 2000 g/mol, ja se keskittyy enemmän epäorgaanisten pigmenttien ja täyteaineiden dispergoimiseen. Ne voivat auttaa kostuttamaan pigmenttejä jauhatuksen aikana, adsorboitua tehokkaasti epäorgaanisten pigmenttien pintaan ja estää pigmenttien kerrostumisen ja saostumisen, sekä ne voivat kontrolloida flokkulaatiota ja estää kelluvia väriaineita. Pienen molekyylipainonsa vuoksi ne eivät kuitenkaan pysty tarjoamaan tehokasta steeristä estettä eivätkä parantamaan maalikalvon kiiltoa ja erottuvuutta. Ionisia ankkurointiryhmiä ei voida adsorboida orgaanisten pigmenttien pintaan.

Suurimolekyylipainoiset dispergointiaineet
Vuonna 1970 orgaanisia pigmenttejä alettiin käyttää suuria määriä. ICI:n ftalosyaniinipigmentit, DuPontin kinakridonipigmentit, CIBA:n atsokondensaatiopigmentit, Clariantin bentsimidatsolonipigmentit jne. teollistettiin ja tulivat markkinoille 1970-luvulla. Alkuperäiset pienimolekyylipainoiset kostutus- ja dispergointiaineet eivät enää kyenneet stabiloimaan näitä pigmenttejä, ja uusia suurimolekyylipainoisia dispergointiaineita alettiin kehittää.

Tämän tyyppisen dispergointiaineen molekyylipaino on 5000–25000 g/mol, ja molekyylissä on suuri määrä pigmentin ankkurointiryhmiä. Polymeerin pääketju tarjoaa laajan yhteensopivuuden ja solvatoitunut sivuketju tarjoaa steerisen esteen, joten pigmenttihiukkaset ovat täysin deflokkuloidussa ja stabiilissa tilassa. Suurimolekyylipainoiset dispergointiaineet voivat stabiloida erilaisia ​​pigmenttejä ja ratkaista täydellisesti ongelmia, kuten kelluvan värin ja kellumisen, erityisesti orgaanisissa pigmenteissä ja hiilimustassa, joiden hiukkaskoko on pieni ja flokkuloituu helposti. Suurimolekyylipainoiset dispergointiaineet ovat kaikki deflokkuloivia dispergointiaineita, joissa on useita pigmentin ankkurointiryhmiä molekyyliketjussa, mikä voi vähentää voimakkaasti väripastan viskositeettia, parantaa pigmentin sävytyslujuutta, maalin kiiltoa ja eloisuutta sekä parantaa läpinäkyvien pigmenttien läpinäkyvyyttä. Vesipohjaisissa järjestelmissä suurimolekyylipainoisilla dispergointiaineilla on erinomainen vedenkestävyys ja saippuoitumiskestävyys. Suurimolekyylipainoisilla dispergointiaineilla voi tietenkin olla myös joitakin sivuvaikutuksia, jotka johtuvat pääasiassa dispergointiaineen amiiniarvosta. Korkea amiiniarvo johtaa epoksijärjestelmien viskositeetin kasvuun varastoinnin aikana; kaksikomponenttisten polyuretaanien lyhyempi aktivointiaika (aromaattisia isosyanaatteja käytettäessä); happokovetusjärjestelmien heikentynyt reaktiivisuus; ja kobolttikatalyyttien heikentynyt katalyyttinen vaikutus ilmassa kuivuvissa alkydeissä.

Kemiallisen rakenteen näkökulmasta tämäntyyppinen dispergointiaine jaetaan pääasiassa kolmeen luokkaan:

(1) Suurimolekyylipainoiset polyuretaanidispersantit, jotka ovat tyypillisiä polyuretaanidispersantteja. Esimerkiksi BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 ja uusimman sukupolven polyuretaanidispersantteja BYK 2155 ja BESM® 9248. Tämän tyyppinen dispersantti ilmestyi suhteellisen varhain ja sillä on laaja käyttö. Sillä on hyvät viskositeetin alenemis- ja värinkehitysominaisuudet orgaanisille pigmenteille ja hiilimustalle, ja siitä tuli aikoinaan orgaanisten pigmenttien standardidispersantti. Uusimman sukupolven polyuretaanidispersantti on parantanut merkittävästi sekä viskositeetin alenemis- että värinkehitysominaisuuksia. BYK 170 ja BESM® 9107 sopivat paremmin happokatalysoituihin järjestelmiin. Dispersantilla ei ole amiiniarvoa, mikä vähentää agglomeraation riskiä maalin varastoinnin aikana eikä vaikuta maalin kuivumiseen.

(2) Polyakrylaattidispergointiaineet. Näistä dispergointiaineista, kuten BYK 190 ja BESM® 9003, on tullut yleismaailmallisia standardidispergointiaineita vesipohjaisille pinnoitteille.

(3) Hyperhaaroittuneet polymeeridispergointiaineet. Yleisimmin käytetyt hyperhaaroittuneet dispergointiaineet ovat Lubrizol 24000 ja BESM® 9240, jotka ovat pitkäketjuisiin polyestereihin perustuvia amideja ja imidejä. Nämä kaksi tuotetta ovat patentoituja tuotteita, jotka perustuvat pääasiassa polyesterirunkoon pigmenttien stabiloimiseksi. Niiden kyky käsitellä hiilimustaa on edelleen erinomainen. Polyesteri kiteytyy kuitenkin matalissa lämpötiloissa ja saostuu myös valmiissa maalissa. Tämä ongelma tarkoittaa, että 24000:ta voidaan käyttää vain musteissa. Loppujen lopuksi sillä on erittäin hyvä värinkehitys ja stabiilius, kun sitä käytetään hiilimustan dispergoimiseen musteteollisuudessa. Kiteytymistehon parantamiseksi Lubrizol 32500 ja BESM® 9245 ilmestyivät peräkkäin. Kahteen ensimmäiseen luokkaan verrattuna hyperhaaroittuneilla polymeeridispergointiaineilla on pallomainen molekyylirakenne ja erittäin väkevät pigmenttiaffiniteettiryhmät, yleensä erinomainen värinkehitys ja voimakkaampi viskositeetin alentamiskyky. Polyuretaanidispersioaineiden yhteensopivuutta voidaan säätää laajalla alueella, kattaen pääasiassa kaikki alkydihartsit pitkistä öljyistä lyhyisiin öljyihin, kaikki tyydyttyneet polyesterihartsit ja hydroksyyliakryylihartsit, ja ne voivat stabiloida useimpia hiilimustia ja eri rakenteita omaavia orgaanisia pigmenttejä. Koska molekyylipainoltaan 6000–15000 olevia laatuja on edelleen paljon, asiakkaiden on seulottava yhteensopivuus ja lisättävä määrä.

Hallittavat vapaiden radikaalien polymerointidispergointiaineet
Vuoden 1990 jälkeen pigmenttidispersioiden markkinakysyntä parani entisestään ja polymeerisynteesitekniikassa tapahtui läpimurtoja, ja kehitettiin uusimman sukupolven kontrolloituja vapaiden radikaalien polymerointidispersioaineita.

Hallittavalla vapaaradikaalipolymeroinnilla (CFRP) on tarkasti suunniteltu rakenne, jossa polymeerin toisessa päässä on ankkurointiryhmä ja toisessa päässä solvatoitunut segmentti. CFRP käyttää samoja monomeerejä kuin perinteisessä polymeroinnissa, mutta koska monomeerit ovat järjestäytyneemmin molekyylisegmentteihin ja molekyylipainojakauma on tasaisempi, syntetisoidun polymeeridispergointiaineen suorituskyky on laadullisesti parantunut. Tämä tehokas ankkurointiryhmä parantaa huomattavasti dispergointiaineen flokkuloitumisenestokykyä ja pigmentin värin kehittymistä. Tarkka solvatoitunut segmentti antaa dispergointiaineelle alhaisemman väritahnan jauhatusviskositeetin ja suuren pigmenttilisäyksen, ja dispergointiaineella on laaja yhteensopivuus erilaisten hartsipohjaisten materiaalien kanssa.

Nykyaikaisten pinnoitteiden dispersioaineiden kehityksellä on alle 100 vuoden historia. Markkinoilla on monenlaisia ​​dispersioaineita erilaisille pigmenteille ja järjestelmille. Dispersioaineiden raaka-aineiden tärkein lähde on edelleen petrokemian raaka-aineet. Uusiutuvien raaka-aineiden osuuden lisääminen dispersioaineissa on erittäin lupaava kehityssuunta. Dispersioaineiden kehitysprosessista on pääosin selvää, että dispersioaineet ovat yhä tehokkaampia. Olipa kyseessä sitten viskositeetin alentamiskyky tai värinkehitys, ja muut ominaisuudet paranevat samanaikaisesti, ja tämä prosessi jatkuu tulevaisuudessa.

Nanjingin uudestisyntyneet uudet materiaalit tarjoavatKostutusaine maaleille ja pinnoitteille, mukaan lukien joitakin, jotka vastaavat Disperbykiä.