In המאמר האחרוןהצגנו את הופעתם של חומרי פיזור, כמה מנגנונים ותפקודים של חומרי פיזור. בקטע זה נחקור את סוגי חומרי הפיזור בתקופות שונות יחד עם היסטוריית ההתפתחות של חומרי פיזור.

חומר הרטבה ופיזור מסורתי בעל משקל מולקולרי נמוך
חומר הפיזור המוקדם ביותר היה מלח טריאתנולמין של חומצת שומן, אשר הושק לשוק לפני כ-100 שנה. חומר הפיזור הזה יעיל וחסכוני מאוד ביישומי צבע תעשייתיים כלליים. השימוש בו אינו בלתי אפשרי, והביצועים הראשוניים שלו במערכת אלקיד שמן בינוני אינם רעים.

בין שנות ה-40 לשנות ה-70 של המאה ה-20, הפיגמנטים ששימשו בתעשיית הציפויים היו פיגמנטים אנאורגניים וכמה פיגמנטים אורגניים שהיו קלים יותר לפיזור. חומרי פיזור בתקופה זו היו חומרים הדומים לחומרים פעילי שטח, עם קבוצת עיגון פיגמנט בקצה אחד ומקטע תואם שרף בקצה השני. לרוב המולקולות הייתה נקודת עיגון פיגמנט אחת בלבד.

מבחינה מבנית, ניתן לחלק אותם לשלוש קטגוריות:

(1) נגזרות של חומצות שומן, כולל אמידי חומצות שומן, מלחי אמיד חומצות שומן ופוליאתרים של חומצות שומן. לדוגמה, חומצות שומן שעברו שינוי עם בלוקים שפותחו על ידי BYK בשנים 1920-1930, אשר הומלחו עם אמינים ארוכי שרשרת כדי להשיג Anti-Terra U. קיים גם P104/104S של BYK עם קבוצות קצה פונקציונליות גבוהות המבוססות על תגובת חיבור DA. BESM® 9116 של Shierli הוא פיזור הסרת פלוקולציה וחומר פיזור סטנדרטי בתעשיית המרק. יש לו יכולת הרטבה טובה, תכונות נגד שקיעת צבע ויציבות אחסון. הוא יכול גם לשפר את התכונות נגד קורוזיה והוא נמצא בשימוש נרחב בפריימרים נגד קורוזיה. BESM® 9104/9104S הוא גם פיזור פלוקולציה מבוקר טיפוסי עם קבוצות עיגון מרובות. הוא יכול ליצור מבנה רשת כאשר הוא מפוזר, דבר המסייע מאוד בשליטה על שקיעת פיגמנטים וצבע צף. מאחר וחומרי גלם לפיזור נגזרות חומצות שומן אינם תלויים עוד בחומרי גלם פטרוכימיים, הם ניתנים לחידוש.

(2) פולימרים של אסטר חומצה זרחתית אורגנית. לסוג זה של חומר פיזור יש יכולת עיגון אוניברסלית עבור פיגמנטים אנאורגניים. לדוגמה, BYK 110/180/111 ו-BESM® 9110/9108/9101 של Shierli הם חומרי פיזור מצוינים לפיזור טיטניום דיאוקסיד ופיגמנטים אנאורגניים, עם הפחתת צמיגות, פיתוח צבע וביצועי אחסון יוצאי דופן. בנוסף, BYK 103 ו-BESM® 9103 של Shierli מראים שניהם יתרונות מצוינים של הפחתת צמיגות ויציבות אחסון בעת ​​פיזור תרחיפים מט.

(3) פוליאתרים אליפטיים לא יוניים ואתרים של אלקילפנול פוליאוקסיאתילן. המשקל המולקולרי של חומר פיזור מסוג זה הוא בדרך כלל פחות מ-2000 גרם/מול, והוא מתמקד יותר בפיזור של פיגמנטים אנאורגניים וחומרי מילוי. הם יכולים לסייע בהרטבת הפיגמנטים במהלך הטחינה, להיספג ביעילות על פני השטח של פיגמנטים אנאורגניים ולמנוע ריבוד ושקיעה של פיגמנטים, ויכולים לשלוט בפתיתי צבע ולמנוע צף צבעים. עם זאת, בשל המשקל המולקולרי הקטן שלהם, הם אינם יכולים לספק הפרעה סטרילית יעילה, וגם לא לשפר את הברק והייחודיות של סרט הצבע. קבוצות עיגון יוניות אינן יכולות להיספג על פני השטח של פיגמנטים אורגניים.

פיזור חומרים בעלי משקל מולקולרי גבוה
בשנת 1970 החלו להשתמש בכמויות גדולות בפיגמנטים אורגניים. פיגמנטים של פתאלוציאנין של ICI, פיגמנטים של קווינאקרידון של דופונט, פיגמנטים של אזו-עיבוי של CIBA, פיגמנטים של בנזימידאזולון של קלריאנט וכו', כולם עובדו בתהליך תעשייתי ונכנסו לשוק בשנות ה-70. חומרי ההרטבה והפיזור המקוריים בעלי משקל מולקולרי נמוך לא יכלו עוד לייצב פיגמנטים אלה, והחלו לפתח חומרי פיזור חדשים בעלי משקל מולקולרי גבוה.

לסוג זה של חומר פיזור משקל מולקולרי של 5000-25000 גרם/מול, עם מספר רב של קבוצות עיגון פיגמנט על המולקולה. שרשרת הפולימר הראשית מספקת תאימות רחבה, ושרשרת הצד המומסת מספקת הפרעה סטרילית, כך שחלקיקי הפיגמנט נמצאים במצב יציב ונטולי פלוקולציה לחלוטין. חומרי פיזור בעלי משקל מולקולרי גבוה יכולים לייצב פיגמנטים שונים ולפתור לחלוטין בעיות כמו צבע צף וציפה, במיוחד עבור פיגמנטים אורגניים ופחמן שחור עם גודל חלקיקים קטן והפלקולציה קלה. חומרי פיזור בעלי משקל מולקולרי גבוה הם כולם חומרי פיזור מנטולי פלוקולציה עם קבוצות עיגון פיגמנט מרובות על שרשרת המולקולרית, מה שיכול להפחית משמעותית את צמיגות משחת הצבע, לשפר את חוזק צביעת הפיגמנט, את ברק הצבע ואת חיוניותו, ולשפר את השקיפות של פיגמנטים שקופים. במערכות מבוססות מים, חומרי פיזור בעלי משקל מולקולרי גבוה בעלי עמידות מצוינת למים ועמידות לסבון. כמובן, לפיזורים בעלי משקל מולקולרי גבוה עשויות להיות גם תופעות לוואי מסוימות, הנובעות בעיקר מערך האמין של חומר הפיזור. ערך אמין גבוה יוביל לעלייה בצמיגות של מערכות אפוקסי במהלך האחסון; זמן הפעלה מופחת של פוליאוריטאנים דו-רכיביים (תוך שימוש באיזווציאנטים ארומטיים); תגובתיות מופחתת של מערכות ריפוי חומצי; והשפעה קטליטית מוחלשת של זרזים קובלט באלקידים ייבוש אוויר.

מנקודת מבט של מבנה כימי, סוג זה של חומר פיזור מחולק בעיקר לשלוש קטגוריות:

(1) פיזורי פוליאוריטן בעלי משקל מולקולרי גבוה, שהם פיזורי פוליאוריטן אופייניים. לדוגמה, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063, והדור האחרון של פיזורי פוליאוריטן BYK 2155 ו-BESM® 9248. סוג זה של פיזור הופיע מוקדם יחסית ויש לו קהל רחב. יש לו תכונות טובות של הפחתת צמיגות ופיתוח צבע עבור פיגמנטים אורגניים ופחמן שחור, והפך פעם לפיזור הסטנדרטי עבור פיגמנטים אורגניים. הדור האחרון של פיזורי פוליאוריטן שיפר משמעותית הן את תכונות הפחתת הצמיגות והן את תכונות פיתוח הצבע. BYK 170 ו-BESM® 9107 מתאימים יותר למערכות מזורזות חומצה. לפיזור אין ערך אמין, מה שמפחית את הסיכון לאגלומרציה במהלך אחסון צבע ואינו משפיע על ייבוש הצבע.

(2) חומרי פיזור פוליאקרילט. חומרי פיזור אלה, כגון BYK 190 ו-BESM® 9003, הפכו לתקן אוניברסלי עבור ציפויים על בסיס מים.

(3) פיזורי פולימרים מסועפים במיוחד. פיזורי הפולימרים המסועפים במיוחד הנפוצים ביותר הם Lubrizol 24000 ו-BESM® 9240, שהם אמידים + אימידים המבוססים על פוליאסטרים ארוכי שרשרת. שני מוצרים אלה הם מוצרים רשומים בפטנט, המסתמכים בעיקר על עמוד השדרה של הפוליאסטר כדי לייצב פיגמנטים. יכולתם להתמודד עם פחמן שחור עדיין מצוינת. עם זאת, פוליאסטר יתגבש בטמפרטורות נמוכות וגם ישקע בצבע המוגמר. בעיה זו פירושה שניתן להשתמש ב-24000 רק בדיו. אחרי הכל, הוא יכול להראות פיתוח צבע ויציבות טובים מאוד כאשר משתמשים בו לפיזור פחמן שחור בתעשיית הדיו. על מנת לשפר את ביצועי הגיבוש, הופיעו Lubrizol 32500 ו-BESM® 9245 בזה אחר זה. בהשוואה לשתי הקטגוריות הראשונות, לפיזורי פולימרים מסועפים במיוחד יש מבנה מולקולרי כדורי וקבוצות זיקה פיגמנט מרוכזות מאוד, בדרך כלל עם פיתוח צבע יוצא דופן וביצועי הפחתת צמיגות חזקים יותר. ניתן להתאים את התאימות של חומרי פיזור פוליאוריטן על פני טווח רחב, הכולל בעיקר את כל שרפי האלקיד משמן ארוך לשמן קצר, את כל שרפי הפוליאסטר הרוויים ושרפי אקריליק הידרוקסיליים, ויכולים לייצב את רוב שחורי הפחמן והפיגמנטים האורגניים בעלי מבנים שונים. מכיוון שעדיין קיימים מספר רב של דרגות שונות בין 6000-15000 משקלים מולקולריים, על הלקוחות לבדוק את התאימות ואת כמות התוספת.

פיזורי פולימריזציה חופשית נשלטים
לאחר 1990, הביקוש בשוק לפיזור פיגמנטים השתפר עוד יותר, חלו פריצות דרך בטכנולוגיית סינתזת פולימרים, ופותח הדור האחרון של מפזרי פילמור רדיקלים חופשיים מבוקרים.

לפולימריזציה של רדיקלים חופשיים נשלטים (CFRP) מבנה מתוכנן במדויק, עם קבוצת עיגון בקצה אחד של הפולימר ומקטע מומס בקצה השני. CFRP משתמש באותם מונומרים כמו בפולימריזציה קונבנציונלית, אך מכיוון שהמונומרים מסודרים באופן קבוע יותר על המקטעים המולקולריים וחלוקת המשקל המולקולרי אחידה יותר, ביצועי חומר הפיזור הפולימרי המסונתז זכו לקפיצת מדרגה איכותית. קבוצת עיגון יעילה זו משפרת מאוד את יכולת מניעת הפתתה של חומר הפיזור ואת התפתחות הצבע של הפיגמנט. המקטע המומס המדויק מעניק לחומר הפיזור צמיגות טחינה נמוכה יותר של משחת צבע ותוספת פיגמנט גבוהה, ולחומר הפיזור תאימות רחבה עם חומרי בסיס שונים של שרף.

לפיתוח חומרי פיזור מודרניים לציפוי יש היסטוריה של פחות מ-100 שנה. קיימים סוגים רבים של חומרי פיזור עבור פיגמנטים ומערכות שונות בשוק. המקור העיקרי לחומרי גלם לפיזור הוא עדיין חומרי גלם פטרוכימיים. הגדלת שיעור חומרי הגלם המתחדשים בחומרי פיזור היא כיוון פיתוח מבטיח מאוד. מתהליך הפיתוח של חומרי פיזור, חומרי פיזור הופכים ליעילים יותר ויותר. בין אם מדובר ביכולת הפחתת צמיגות או פיתוח צבע ויכולות אחרות משתפרות בו זמנית, תהליך זה יימשך בעתיד.

נאנג'ינג ריבורן חומרים חדשים מספקתחומר פיזור והרטבה לצבעים וציפויים, כולל כמה שתואמים את דיספרביק.