In 마지막 기사에서 분산제의 등장, 분산제의 메커니즘 및 기능을 소개했습니다. 이 글에서는 분산제의 발전사와 함께 다양한 시기에 사용된 분산제의 종류를 살펴보겠습니다.

전통적인 저분자량 습윤 및 분산제
가장 초기의 분산제는 약 100년 전에 출시된 지방산의 트리에탄올아민염이었습니다. 이 분산제는 일반 산업용 페인트 용도에서 매우 효율적이고 경제적입니다. 사용이 불가능한 것은 아니며, 중유 알키드계에서 초기 성능도 나쁘지 않습니다.

1940년대부터 1970년대까지 코팅 산업에서 사용된 안료는 무기 안료와 분산이 용이한 일부 유기 안료였습니다. 이 시기의 분산제는 계면활성제와 유사한 물질로, 한쪽 끝에는 안료 고정 그룹이 있고 다른 쪽 끝에는 수지와 호환되는 부분이 있었습니다. 대부분의 분자는 안료 고정 지점이 하나뿐이었습니다.

구조적 관점에서 보면 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

(1) 지방산 아미드, 지방산 아미드 염, 지방산 폴리에테르를 포함한 지방산 유도체. 예를 들어, BYK가 1920~1930년에 개발한 블록을 갖는 변형 지방산은 장쇄 아민과 염화시켜 Anti-Terra U를 얻었다. DA 부가 반응에 기반한 고관능성 말단기를 갖는 BYK의 P104/104S도 있다. Shierli의 BESM® 9116은 응집 방지 분산제이자 퍼티 산업의 표준 분산제이다. 습윤성, 침강 방지 특성 및 저장 안정성이 우수하다. 또한 방식성을 향상시킬 수 있으며 방식 프라이머에 널리 사용된다. BESM® 9104/9104S는 여러 개의 고정기를 갖는 전형적인 제어 응집 분산제이다. 분산 시 네트워크 구조를 형성할 수 있어 안료 침전 및 부유 색상 제어에 매우 유용하다. 지방산 유도체 분산제 원료는 더 이상 석유화학 원료에 의존하지 않으므로 재생 가능합니다.

(2) 유기 인산 에스테르 중합체. 이 유형의 분산제는 무기 안료에 대한 보편적인 고정력을 가지고 있습니다. 예를 들어, Shierli의 BYK 110/180/111과 BESM® 9110/9108/9101은 이산화티타늄 및 무기 안료의 분산에 탁월한 분산제이며, 뛰어난 점도 감소, 발색 및 저장 성능을 제공합니다. 또한, Shierli의 BYK 103과 BESM® 9103은 무광 슬러리를 분산할 때 탁월한 점도 감소 효과와 저장 안정성을 나타냅니다.

(3) 비이온성 지방족 폴리에테르 및 알킬페놀 폴리옥시에틸렌 에테르. 이 유형의 분산제는 분자량이 일반적으로 2000 g/mol 미만이며, 무기 안료 및 충전제의 분산에 더욱 중점을 둡니다. 분쇄 시 안료의 습윤성을 높이고, 무기 안료 표면에 효과적으로 흡착하며, 안료의 층상화 및 침전을 방지하고, 응집을 조절하고 색상의 부유를 방지할 수 있습니다. 그러나 분자량이 작기 때문에 효과적인 입체 장애를 제공하지 못하며, 도막의 광택 및 선명도를 향상시킬 수 없습니다. 이온성 고정기는 유기 안료 표면에 흡착될 수 없습니다.

고분자량 분산제
1970년대에 유기 안료가 대량으로 사용되기 시작했습니다. ICI의 프탈로시아닌 안료, 듀폰의 퀴나크리돈 안료, 시바의 아조 축합 안료, 클라리언트의 벤즈이미다졸론 안료 등이 모두 산업화되어 1970년대에 시장에 출시되었습니다. 기존의 저분자량 습윤 및 분산제는 더 이상 이러한 안료를 안정화할 수 없었기 때문에 새로운 고분자량 분산제가 개발되기 시작했습니다.

이 유형의 분산제는 분자량이 5,000~25,000 g/mol이며, 분자에 다수의 안료 고정기를 가지고 있습니다. 고분자 주쇄는 광범위한 상용성을 제공하고, 용매화된 측쇄는 입체 장애를 제공하여 안료 입자가 완전히 분산되고 안정된 상태를 유지합니다. 고분자량 분산제는 다양한 안료를 안정화하고, 특히 입자 크기가 작고 응집이 쉬운 유기 안료와 카본 블랙의 경우 색상 부유 및 들뜸과 같은 문제를 완전히 해결할 수 있습니다. 고분자량 분산제는 분자 사슬에 다수의 안료 고정기를 가진 분산제로, 컬러 페이스트의 점도를 크게 낮추고, 안료 착색력, 도료 광택 및 선명도를 향상시키며, 투명 안료의 투명도를 개선할 수 있습니다. 수계 시스템에서 고분자량 분산제는 우수한 내수성과 내감수성을 가지고 있습니다. 물론, 고분자량 분산제는 분산제의 아민가에서 비롯되는 몇 가지 부작용을 일으킬 수 있습니다. 아민 값이 높으면 보관 중 에폭시 시스템의 점도가 증가하고, 2성분 폴리우레탄(방향족 이소시아네이트 사용)의 활성화 기간이 단축되며, 산 경화 시스템의 반응성이 감소하고, 공기 건조 알키드에서 코발트 촉매의 촉매 효과가 약해집니다.

화학 구조의 관점에서 볼 때, 이 유형의 분산제는 주로 세 가지 범주로 나뉩니다.

(1) 대표적인 폴리우레탄 분산제인 고분자량 폴리우레탄 분산제. 예를 들어 BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063, 그리고 최신 세대의 폴리우레탄 분산제인 BYK 2155와 BESM® 9248이 있습니다. 이 유형의 분산제는 비교적 일찍 출시되어 널리 사용되고 있습니다. 유기 안료 및 카본 블랙에 대한 점도 감소 및 발색 특성이 우수하여 한때 유기 안료의 표준 분산제로 사용되었습니다. 최신 세대의 폴리우레탄 분산제는 점도 감소 및 발색 특성을 크게 개선했습니다. BYK 170과 BESM® 9107은 산 촉매 시스템에 더 적합합니다. 분산제에는 아민가가 없으므로 페인트 보관 중 응집 위험을 줄이고 페인트의 건조에 영향을 미치지 않습니다.

(2) 폴리아크릴레이트 분산제. BYK 190 및 BESM® 9003과 같은 이러한 분산제는 수성 코팅의 보편적인 표준 분산제가 되었습니다.

(3) 하이퍼브랜치형 고분자 분산제. 가장 널리 사용되는 하이퍼브랜치형 분산제는 장쇄 폴리에스터를 기반으로 하는 아미드+이미드인 Lubrizol 24000과 BESM® 9240입니다. 이 두 제품은 특허받은 제품으로, 주로 폴리에스터 백본을 이용하여 안료를 안정화합니다. 카본 블랙 처리 능력은 여전히 ​​우수합니다. 그러나 폴리에스터는 저온에서 결정화되어 최종 도료에서도 침전될 수 있습니다. 이러한 문제 때문에 24000은 잉크에만 사용할 수 있습니다. 잉크 산업에서 카본 블랙을 분산시키는 데 사용하면 매우 우수한 발색과 안정성을 보일 수 있기 때문입니다. 결정화 성능을 향상시키기 위해 Lubrizol 32500과 BESM® 9245가 연이어 출시되었습니다. 앞의 두 가지 범주와 비교했을 때, 하이퍼브랜치형 고분자 분산제는 구형 분자 구조와 고농축 안료 친화기를 가지고 있으며, 일반적으로 뛰어난 발색과 강력한 점도 감소 성능을 보입니다. 폴리우레탄 분산제의 상용성은 광범위한 범위에서 조절 가능하며, 주로 장유에서 단유까지 모든 알키드 수지, 모든 포화 폴리에스터 수지, 그리고 하이드록실 아크릴 수지에 적용 가능합니다. 또한, 대부분의 카본블랙과 다양한 구조의 유기 안료를 안정화할 수 있습니다. 분자량이 6,000~15,000에 달하는 다양한 등급의 제품이 존재하기 때문에, 고객은 상용성과 첨가량을 신중하게 검토해야 합니다.

제어 가능한 자유 라디칼 중합 분산제
1990년대 이후, 안료 분산에 대한 시장 수요가 더욱 향상되었고, 고분자 합성 기술에 획기적인 발전이 있었으며, 최신 세대의 제어된 자유 라디칼 중합 분산제가 개발되었습니다.

제어 가능한 자유 라디칼 중합(CFRP)은 정밀하게 설계된 구조를 가지고 있으며, 고분자의 한쪽 말단에는 앵커링 그룹이, 다른 쪽 말단에는 용매화된 세그먼트가 있습니다. CFRP는 기존 중합과 동일한 단량체를 사용하지만, 단량체가 분자 세그먼트에 더 규칙적으로 배열되고 분자량 분포가 더 균일하기 때문에 합성된 고분자 분산제의 성능이 질적으로 크게 향상됩니다. 이 효율적인 앵커링 그룹은 분산제의 응집 방지 능력과 안료의 발색을 크게 향상시킵니다. 정밀하게 설계된 용매화된 세그먼트는 분산제의 컬러 페이스트 분쇄 점도를 낮추고 안료 첨가량을 높여주며, 다양한 수지 기반 재료와의 상용성이 뛰어납니다.

현대 코팅 분산제의 개발 역사는 100년도 채 되지 않습니다. 시중에는 다양한 안료 및 시스템에 적합한 다양한 종류의 분산제가 있습니다. 분산제 원료의 주요 공급원은 여전히 ​​석유화학 원료입니다. 분산제에서 재생 가능 원료의 비율을 높이는 것은 매우 유망한 개발 방향입니다. 분산제 개발 과정에서 분산제의 효율성은 점점 더 높아지고 있습니다. 점도 감소 능력이나 발색 능력 등 다양한 측면에서의 향상이 동시에 이루어지고 있으며, 이러한 발전은 앞으로도 계속될 것입니다.

난징 리본 뉴 머티리얼즈 제공페인트 및 코팅용 습윤 분산제여기에는 Disperbyk와 일치하는 것도 포함됩니다.