In artikel terakhir, kami memperkenalkan kemunculan dispersan, beberapa mekanisme dan fungsi dispersan. Dalam bagian ini, kita akan mengeksplorasi jenis-jenis dispersan pada berbagai periode dengan sejarah perkembangan dispersan.
Agen pembasah dan pendispersi berat molekul rendah tradisional
Dispersan paling awal adalah garam trietanolamin dari asam lemak, yang diluncurkan ke pasaran sekitar 100 tahun yang lalu. Dispersan ini sangat efisien dan ekonomis dalam aplikasi cat industri umum. Bukan tidak mungkin untuk menggunakannya, dan kinerja awalnya dalam sistem alkyd minyak sedang tidak buruk.
Pada tahun 1940-an hingga 1970-an, pigmen yang digunakan dalam industri pelapis adalah pigmen anorganik dan beberapa pigmen organik yang lebih mudah didispersikan. Dispersan selama periode ini adalah zat yang mirip dengan surfaktan, dengan kelompok penahan pigmen di satu ujung dan segmen yang kompatibel dengan resin di ujung lainnya. Sebagian besar molekul hanya memiliki satu titik penahan pigmen.
Dari sudut pandang struktural, mereka dapat dibagi menjadi tiga kategori:
(1) turunan asam lemak, termasuk amida asam lemak, garam amida asam lemak, dan polieter asam lemak. Misalnya, asam lemak termodifikasi dengan blok yang dikembangkan oleh BYK pada tahun 1920-1930, yang diasinkan dengan amina rantai panjang untuk memperoleh Anti-Terra U. Ada juga P104/104S BYK dengan gugus akhir fungsional tinggi berdasarkan reaksi penambahan DA. BESM® 9116 dari Shierli adalah dispersan deflokulasi dan dispersan standar dalam industri dempul. Ia memiliki sifat pembasahan, anti-pengendapan, dan stabilitas penyimpanan yang baik. Ia juga dapat meningkatkan sifat anti-korosi dan banyak digunakan dalam primer anti-korosi. BESM® 9104/9104S juga merupakan dispersan flokulasi terkendali yang khas dengan beberapa gugus penahan. Ia dapat membentuk struktur jaringan saat didispersikan, yang sangat membantu dalam mengendalikan sedimentasi pigmen dan warna mengambang. Karena bahan baku dispersan turunan asam lemak tidak lagi bergantung pada bahan baku petrokimia, maka bahan baku tersebut dapat diperbarui.
(2) Polimer ester asam fosfat organik. Jenis dispersan ini memiliki kemampuan penjangkaran universal untuk pigmen anorganik. Misalnya, BYK 110/180/111 dan BESM® 9110/9108/9101 dari Shierli merupakan dispersan yang sangat baik untuk mendispersikan titanium dioksida dan pigmen anorganik, dengan penurunan viskositas, pengembangan warna, dan kinerja penyimpanan yang luar biasa. Selain itu, BYK 103 dan BESM® 9103 dari Shierli keduanya menunjukkan keunggulan penurunan viskositas dan stabilitas penyimpanan yang sangat baik saat mendispersikan bubur matte.
(3) Polieter alifatik nonionik dan eter polioksietilen alkilfenol. Berat molekul jenis dispersan ini umumnya kurang dari 2000 g/mol, dan lebih berfokus pada dispersi pigmen dan pengisi anorganik. Mereka dapat membantu membasahi pigmen selama penggilingan, menyerap secara efektif pada permukaan pigmen anorganik dan mencegah stratifikasi dan presipitasi pigmen, dan dapat mengendalikan flokulasi dan mencegah warna mengambang. Namun, karena berat molekulnya kecil, mereka tidak dapat memberikan penghalang sterik yang efektif, juga tidak dapat meningkatkan kilap dan kejernihan lapisan cat. Kelompok penahan ionik tidak dapat diserap pada permukaan pigmen organik.
Dispersan dengan berat molekul tinggi
Pada tahun 1970, pigmen organik mulai digunakan dalam jumlah besar. Pigmen ftalosianin ICI, pigmen quinacridone DuPont, pigmen kondensasi azo CIBA, pigmen benzimidazolone Clariant, dll. semuanya diindustrialisasi dan memasuki pasar pada tahun 1970-an. Agen pembasah dan pendispersi berat molekul rendah yang asli tidak dapat lagi menstabilkan pigmen ini, dan pendispersi berat molekul tinggi baru mulai dikembangkan.
Jenis dispersan ini memiliki berat molekul 5000-25000 g/mol, dengan sejumlah besar gugus penahan pigmen pada molekulnya. Rantai utama polimer menyediakan kompatibilitas yang luas, dan rantai samping terlarut menyediakan halangan sterik, sehingga partikel pigmen sepenuhnya dalam keadaan deflokulasi dan stabil. Dispersan dengan berat molekul tinggi dapat menstabilkan berbagai pigmen dan sepenuhnya mengatasi masalah seperti warna mengambang dan mengambang, terutama untuk pigmen organik dan karbon hitam dengan ukuran partikel kecil dan flokulasi yang mudah. Dispersan dengan berat molekul tinggi semuanya adalah dispersan deflokulasi dengan beberapa gugus penahan pigmen pada rantai molekul, yang dapat secara signifikan mengurangi viskositas pasta warna, meningkatkan kekuatan pewarnaan pigmen, kilap dan ketajaman cat, dan meningkatkan transparansi pigmen transparan. Dalam sistem berbasis air, dispersan dengan berat molekul tinggi memiliki ketahanan air dan ketahanan saponifikasi yang sangat baik. Tentu saja, dispersan dengan berat molekul tinggi mungkin juga memiliki beberapa efek samping, yang terutama berasal dari nilai amina dari dispersan. Nilai amina yang tinggi akan menyebabkan meningkatnya viskositas sistem epoksi selama penyimpanan; berkurangnya periode aktivasi poliuretan dua komponen (menggunakan isocyanate aromatik); berkurangnya reaktivitas sistem pengawetan asam; dan melemahnya efek katalitik katalis kobalt dalam alkyd pengeringan udara.
Dilihat dari struktur kimianya, jenis dispersan ini secara garis besar dibagi menjadi tiga kategori:
(1) Dispersan poliuretan dengan berat molekul tinggi, yang merupakan dispersan poliuretan yang umum. Misalnya, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063, dan generasi terbaru dispersan poliuretan BYK 2155 dan BESM® 9248. Jenis dispersan ini muncul relatif awal dan memiliki banyak peminat. Dispersan ini memiliki sifat pengurangan viskositas dan pengembangan warna yang baik untuk pigmen organik dan karbon hitam, dan pernah menjadi dispersan standar untuk pigmen organik. Generasi terbaru dispersan poliuretan telah meningkatkan sifat pengurangan viskositas dan pengembangan warna secara signifikan. BYK 170 dan BESM® 9107 lebih cocok untuk sistem yang dikatalisis asam. Dispersan tidak memiliki nilai amina, yang mengurangi risiko penggumpalan selama penyimpanan cat dan tidak mempengaruhi pengeringan cat.
(2) Dispersan poliakrilat. Dispersan ini, seperti BYK 190 dan BESM® 9003, telah menjadi dispersan standar universal untuk pelapis berbasis air.
(3) Dispersan polimer hiperbercabang. Dispersan hiperbercabang yang paling banyak digunakan adalah Lubrizol 24000 dan BESM® 9240, yang merupakan amida + imida berdasarkan poliester rantai panjang. Kedua produk ini adalah produk yang dipatenkan yang terutama mengandalkan tulang punggung poliester untuk menstabilkan pigmen. Kemampuannya untuk menangani karbon hitam masih sangat baik. Namun, poliester akan mengkristal pada suhu rendah dan juga akan mengendap dalam cat yang sudah jadi. Masalah ini berarti bahwa 24000 hanya dapat digunakan dalam tinta. Bagaimanapun, ia dapat menunjukkan perkembangan warna dan stabilitas yang sangat baik saat digunakan untuk mendispersikan karbon hitam dalam industri tinta. Untuk meningkatkan kinerja kristalisasi, Lubrizol 32500 dan BESM® 9245 muncul satu demi satu. Dibandingkan dengan dua kategori pertama, dispersan polimer hiperbercabang memiliki struktur molekul bulat dan gugus afinitas pigmen yang sangat terkonsentrasi, biasanya dengan perkembangan warna yang luar biasa dan kinerja pengurangan viskositas yang lebih kuat. Kompatibilitas dispersan poliuretana dapat disesuaikan dalam rentang yang luas, terutama mencakup semua resin alkyd dari minyak panjang hingga minyak pendek, semua resin poliester jenuh, dan resin akrilik hidroksil, dan dapat menstabilkan sebagian besar karbon hitam dan pigmen organik dari berbagai struktur. Karena masih terdapat sejumlah besar kadar yang berbeda antara berat molekul 6000-15000, pelanggan perlu menyaring kompatibilitas dan jumlah penambahan.
Dispersan polimerisasi radikal bebas yang dapat dikontrol
Setelah tahun 1990, permintaan pasar untuk dispersi pigmen semakin meningkat dan terjadi terobosan dalam teknologi sintesis polimer, serta generasi terbaru dari dispersan polimerisasi radikal bebas terkendali dikembangkan.
Polimerisasi radikal bebas terkendali (CFRP) memiliki struktur yang dirancang secara presisi, dengan kelompok penahan di salah satu ujung polimer dan segmen terlarut di ujung lainnya. CFRP menggunakan monomer yang sama seperti polimerisasi konvensional, tetapi karena monomer tersusun lebih teratur pada segmen molekuler dan distribusi berat molekuler lebih seragam, kinerja dispersan polimer yang disintesis memiliki lompatan kualitatif. Kelompok penahan yang efisien ini sangat meningkatkan kemampuan anti-flokulasi dispersan dan perkembangan warna pigmen. Segmen terlarut yang presisi memberikan dispersan viskositas penggilingan pasta warna yang lebih rendah dan penambahan pigmen yang tinggi, dan dispersan memiliki kompatibilitas yang luas dengan berbagai bahan dasar resin.
Perkembangan dispersan pelapis modern memiliki sejarah kurang dari 100 tahun. Ada banyak jenis dispersan untuk berbagai pigmen dan sistem di pasaran. Sumber utama bahan baku dispersan masih berupa bahan baku petrokimia. Peningkatan proporsi bahan baku terbarukan dalam dispersan merupakan arah pengembangan yang sangat menjanjikan. Dari proses pengembangan dispersan, dispersan menjadi semakin efisien. Baik itu kemampuan pengurangan viskositas atau pengembangan warna dan kemampuan lainnya meningkat secara bersamaan, proses ini akan terus berlanjut di masa mendatang.
Nanjing Reborn New Materials menyediakanagen pembasah dan dispersan untuk cat dan pelapis, termasuk beberapa yang cocok dengan Disperbyk.
Waktu posting: 25-Apr-2025