In ultimo articoloAbbiamo introdotto l'emergere dei disperdenti, alcuni meccanismi e funzioni dei disperdenti. In questo paragrafo, esploreremo i diversi tipi di disperdenti in diversi periodi, analizzando la loro storia evolutiva.
Agente bagnante e disperdente tradizionale a basso peso molecolare
Il primo disperdente è stato il sale di trietanolammina di un acido grasso, lanciato sul mercato circa 100 anni fa. Questo disperdente è molto efficiente ed economico nelle applicazioni di vernici industriali generiche. Non è impossibile da usare e le sue prestazioni iniziali nei sistemi alchidici a medio olio sono discrete.
Tra gli anni '40 e '70, i pigmenti utilizzati nell'industria dei rivestimenti erano pigmenti inorganici e alcuni pigmenti organici più facili da disperdere. I disperdenti di questo periodo erano sostanze simili ai tensioattivi, con un gruppo di ancoraggio del pigmento a un'estremità e un segmento compatibile con la resina all'altra estremità. La maggior parte delle molecole aveva un solo punto di ancoraggio del pigmento.
Dal punto di vista strutturale si possono dividere in tre categorie:
(1) derivati degli acidi grassi, tra cui ammidi di acidi grassi, sali di ammidi di acidi grassi e polieteri di acidi grassi. Ad esempio, gli acidi grassi modificati con blocchi sviluppati da BYK nel 1920-1930, che furono salati con ammine a catena lunga per ottenere Anti-Terra U. Esiste anche il P104/104S di BYK con gruppi terminali ad alta funzionalità basato sulla reazione di addizione di DA. BESM® 9116 di Shierli è un disperdente deflocculante e un disperdente standard nell'industria degli stucchi. Presenta buona bagnabilità, proprietà anti-sedimentazione e stabilità allo stoccaggio. Può anche migliorare le proprietà anticorrosive ed è ampiamente utilizzato nei primer anticorrosivi. BESM® 9104/9104S è anche un tipico disperdente a flocculazione controllata con più gruppi di ancoraggio. Può formare una struttura reticolare quando disperso, il che è molto utile nel controllo della sedimentazione dei pigmenti e del colore flottante. Poiché le materie prime dei disperdenti derivati dagli acidi grassi non dipendono più da materie prime petrolchimiche, sono rinnovabili.
(2) Polimeri esteri di acido fosforico organico. Questo tipo di disperdente ha una capacità di ancoraggio universale per pigmenti inorganici. Ad esempio, BYK 110/180/111 e BESM® 9110/9108/9101 di Shierli sono eccellenti disperdenti per la dispersione di biossido di titanio e pigmenti inorganici, con eccellenti proprietà di riduzione della viscosità, sviluppo del colore e conservazione. Inoltre, BYK 103 e BESM® 9103 di Shierli mostrano entrambi eccellenti vantaggi in termini di riduzione della viscosità e stabilità di conservazione nella dispersione di sospensioni opache.
(3) Polieteri alifatici non ionici ed eteri alchilfenoli poliossietilenici. Il peso molecolare di questo tipo di disperdente è generalmente inferiore a 2000 g/mol e si concentra maggiormente sulla dispersione di pigmenti e cariche inorganiche. Possono contribuire a bagnare i pigmenti durante la macinazione, adsorbirsi efficacemente sulla superficie dei pigmenti inorganici e prevenirne la stratificazione e la precipitazione, e possono controllare la flocculazione e impedire la galleggiabilità dei colori. Tuttavia, a causa del basso peso molecolare, non possono fornire un efficace ingombro sterico, né possono migliorare la brillantezza e la distinzione del film di vernice. I gruppi ionici di ancoraggio non possono essere adsorbiti sulla superficie dei pigmenti organici.
Disperdenti ad alto peso molecolare
Nel 1970, i pigmenti organici iniziarono ad essere utilizzati in grandi quantità. I pigmenti ftalocianina di ICI, i pigmenti chinacridone di DuPont, i pigmenti azoici condensati di CIBA, i pigmenti benzimidazolonici di Clariant, ecc. furono tutti industrializzati e immessi sul mercato negli anni '70. Gli agenti bagnanti e disperdenti originali a basso peso molecolare non erano più in grado di stabilizzare questi pigmenti e si iniziò a sviluppare nuovi disperdenti ad alto peso molecolare.
Questo tipo di disperdente ha un peso molecolare di 5000-25000 g/mol, con un elevato numero di gruppi di ancoraggio del pigmento sulla molecola. La catena principale del polimero offre un'ampia compatibilità e la catena laterale solvatata fornisce un ingombro sterico, in modo che le particelle di pigmento siano completamente deflocculate e stabili. I disperdenti ad alto peso molecolare possono stabilizzare vari pigmenti e risolvere completamente problemi come il colore flottante e la sua galleggiabilità, in particolare per i pigmenti organici e il nero di carbonio con piccole dimensioni delle particelle e facile flocculazione. I disperdenti ad alto peso molecolare sono tutti disperdenti deflocculanti con più gruppi di ancoraggio del pigmento sulla catena molecolare, che possono ridurre notevolmente la viscosità della pasta colorante, migliorare il potere colorante del pigmento, la brillantezza e la vividezza della vernice e migliorare la trasparenza dei pigmenti trasparenti. Nei sistemi a base d'acqua, i disperdenti ad alto peso molecolare presentano un'eccellente resistenza all'acqua e alla saponificazione. Naturalmente, i disperdenti ad alto peso molecolare possono anche avere alcuni effetti collaterali, che derivano principalmente dal valore amminico del disperdente. Un elevato valore di ammina comporterà un aumento della viscosità dei sistemi epossidici durante lo stoccaggio; una riduzione del periodo di attivazione dei poliuretani bicomponenti (che utilizzano isocianati aromatici); una riduzione della reattività dei sistemi a indurimento acido; e un indebolimento dell'effetto catalitico dei catalizzatori al cobalto negli alchidici essiccati all'aria.
Dal punto di vista della struttura chimica, questo tipo di disperdente è principalmente suddiviso in tre categorie:
(1) Disperdenti poliuretanici ad alto peso molecolare, tipici disperdenti poliuretanici. Ad esempio, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 e l'ultima generazione di disperdenti poliuretanici BYK 2155 e BESM® 9248. Questo tipo di disperdente è apparso relativamente presto e ha un ampio pubblico. Presenta buone proprietà di riduzione della viscosità e di sviluppo del colore per pigmenti organici e nerofumo, ed è diventato il disperdente standard per i pigmenti organici. L'ultima generazione di disperdenti poliuretanici ha migliorato significativamente sia le proprietà di riduzione della viscosità che quelle di sviluppo del colore. BYK 170 e BESM® 9107 sono più adatti ai sistemi catalizzati da acidi. Il disperdente non ha valore amminico, il che riduce il rischio di agglomerazione durante lo stoccaggio della vernice e non influisce sull'essiccazione della vernice.
(2) Disperdenti poliacrilici. Questi disperdenti, come BYK 190 e BESM® 9003, sono diventati disperdenti standard universali per rivestimenti a base d'acqua.
(3) Disperdenti polimerici iperramificati. I disperdenti polimerici iperramificati più utilizzati sono Lubrizol 24000 e BESM® 9240, ammidi + immidi a base di poliesteri a catena lunga. Questi due prodotti sono brevettati e si basano principalmente sulla struttura principale del poliestere per stabilizzare i pigmenti. La loro capacità di gestire il nero di carbonio è ancora eccellente. Tuttavia, il poliestere cristallizza a basse temperature e precipita anche nella vernice finita. Questo problema significa che il 24000 può essere utilizzato solo negli inchiostri. Dopotutto, può mostrare un ottimo sviluppo del colore e stabilità quando utilizzato per disperdere il nero di carbonio nell'industria degli inchiostri. Per migliorare le prestazioni di cristallizzazione, Lubrizol 32500 e BESM® 9245 sono comparsi uno dopo l'altro. Rispetto alle prime due categorie, i disperdenti polimerici iperramificati presentano una struttura molecolare sferica e gruppi di affinità per i pigmenti altamente concentrati, solitamente con un eccezionale sviluppo del colore e una maggiore capacità di riduzione della viscosità. La compatibilità dei disperdenti poliuretanici può essere regolata su un'ampia gamma, coprendo principalmente tutte le resine alchidiche da olio lungo a olio corto, tutte le resine poliestere sature e le resine acriliche idrossiliche, e può stabilizzare la maggior parte dei neri di carbonio e dei pigmenti organici di varie strutture. Poiché esiste ancora un gran numero di gradi diversi tra 6000 e 15000 pesi molecolari, i clienti devono verificarne la compatibilità e la quantità da aggiungere.
Disperdenti controllabili per polimerizzazione radicalica libera
Dopo il 1990, la domanda di mercato di dispersioni di pigmenti è ulteriormente migliorata e si sono verificate innovazioni nella tecnologia di sintesi dei polimeri, ed è stata sviluppata l'ultima generazione di disperdenti a polimerizzazione radicalica controllata.
La polimerizzazione radicalica controllabile (CFRP) ha una struttura progettata con precisione, con un gruppo di ancoraggio a un'estremità del polimero e un segmento solvatato all'altra estremità. La CFRP utilizza gli stessi monomeri della polimerizzazione convenzionale, ma poiché i monomeri sono disposti in modo più regolare sui segmenti molecolari e la distribuzione del peso molecolare è più uniforme, le prestazioni del disperdente polimerico sintetizzato fanno un salto di qualità. Questo efficiente gruppo di ancoraggio migliora notevolmente la capacità antiflocculazione del disperdente e lo sviluppo del colore del pigmento. Il preciso segmento solvatato conferisce al disperdente una minore viscosità di macinazione della pasta colorante e un'elevata aggiunta di pigmento, e il disperdente ha un'ampia compatibilità con vari materiali di base in resina.
Lo sviluppo di moderni disperdenti per rivestimenti ha una storia inferiore a 100 anni. Esistono molti tipi di disperdenti per vari pigmenti e sistemi sul mercato. La principale fonte di materie prime per i disperdenti è ancora quella petrolchimica. Aumentare la percentuale di materie prime rinnovabili nei disperdenti è una direzione di sviluppo molto promettente. Grazie al processo di sviluppo, i disperdenti stanno diventando sempre più efficienti. Che si tratti di migliorare contemporaneamente la capacità di ridurre la viscosità o lo sviluppo del colore, e altre proprietà, questo processo continuerà in futuro.
Nanjing Reborn New Materials fornisceagente disperdente bagnante per vernici e rivestimenti, compresi alcuni che corrispondono a Disperbyk.
Data di pubblicazione: 25 aprile 2025