In paskutinis straipsnis, pristatėme dispergentų atsiradimą, kai kuriuos jų veikimo mechanizmus ir funkcijas. Šioje ištraukoje nagrinėsime dispergentų tipus skirtingais laikotarpiais, atsižvelgiant į jų raidos istoriją.

Tradicinis mažos molekulinės masės drėkinamasis ir disperguojantis agentas
Ankstyviausias dispergentas buvo riebalų rūgšties trietanolamino druska, kuri rinkoje pasirodė maždaug prieš 100 metų. Šis dispergentas yra labai efektyvus ir ekonomiškas bendrosiose pramoninių dažų srityse. Jį galima naudoti, o jo pradinis veikimas vidutinio stiprumo aliejinėje alkidinėje sistemoje nėra blogas.

Nuo XX a. 5-ojo dešimtmečio iki 8-ojo dešimtmečio dangų pramonėje buvo naudojami neorganiniai ir kai kurie organiniai pigmentai, kuriuos buvo lengviau disperguoti. Šiuo laikotarpiu dispergentai buvo medžiagos, panašios į paviršinio aktyvumo medžiagas, kurių viename gale buvo pigmento tvirtinimo grupė, o kitame – su derva suderinamas segmentas. Dauguma molekulių turėjo tik vieną pigmento tvirtinimo tašką.

Struktūriniu požiūriu juos galima suskirstyti į tris kategorijas:

(1) riebalų rūgščių dariniai, įskaitant riebalų rūgščių amidus, riebalų rūgščių amidų druskas ir riebalų rūgščių polieterius. Pavyzdžiui, modifikuotos riebalų rūgštys su blokais, kurias 1920–1930 m. sukūrė BYK, kurios buvo sūdytos ilgos grandinės aminais, siekiant gauti „Anti-Terra U“. Taip pat yra BYK P104/104S su dideliu funkcinių galinių grupių skaičiumi, pagrįstu DA pridėjimo reakcija. „Shierli“ pagamintas „BESM® 9116“ yra deflokuliacinis dispergentas ir standartinis dispergentas glaisto pramonėje. Jis pasižymi geru drėkinamumu, apsauga nuo nusėdimo ir stabilumu laikant. Jis taip pat gali pagerinti antikorozines savybes ir yra plačiai naudojamas antikoroziniuose gruntuose. „BESM® 9104/9104S“ taip pat yra tipiškas kontroliuojamas flokuliacinis dispergentas su keliomis įtvirtinimo grupėmis. Disperguotas jis gali sudaryti tinklinę struktūrą, kuri labai padeda kontroliuoti pigmento nusėdimą ir spalvos plaukiojimą. Kadangi riebalų rūgščių darinių dispergentų žaliavos nebėra priklausomos nuo naftos chemijos žaliavų, jos yra atsinaujinančios.

(2) Organiniai fosforo rūgšties esterio polimerai. Šio tipo dispergentas pasižymi universaliu neorganinių pigmentų prijungimu. Pavyzdžiui, „Shierli“ BYK 110/180/111 ir BESM® 9110/9108/9101 yra puikūs dispergentai titano dioksido ir neorganinių pigmentų dispergavimui, pasižymintys išskirtiniu klampumo mažinimu, spalvos išryškinimu ir laikymo savybėmis. Be to, „Shierli“ BYK 103 ir BESM® 9103 pasižymi puikiais klampumo mažinimo privalumais ir laikymo stabilumu disperguojant matinius suspensijos pavidalus.

(3) Nejoniniai alifatiniai polieteriai ir alkilfenolio polioksietileno eteriai. Šio tipo dispergentų molekulinė masė paprastai yra mažesnė nei 2000 g/mol, ir jie labiau skirti neorganinių pigmentų ir užpildų dispersijai. Jie gali padėti sudrėkinti pigmentus šlifavimo metu, efektyviai adsorbuotis ant neorganinių pigmentų paviršiaus ir užkirsti kelią pigmentų stratifikacijai bei nusėdimui, taip pat gali kontroliuoti flokuliaciją ir užkirsti kelią spalvų plaukiojimui. Tačiau dėl mažos molekulinės masės jie negali užtikrinti veiksmingo sterinio slopinimo, taip pat negali pagerinti dažų plėvelės blizgesio ir išskirtinumo. Joninės tvirtinimo grupės negali adsorbuotis ant organinių pigmentų paviršiaus.

Didelės molekulinės masės dispergentai
1970 m. dideliais kiekiais pradėti naudoti organiniai pigmentai. ICI ftalocianino pigmentai, DuPont chinakridono pigmentai, CIBA azo kondensaciniai pigmentai, Clariant benzimidazolono pigmentai ir kt. buvo industrializuoti ir aštuntajame dešimtmetyje pateko į rinką. Pradiniai mažos molekulinės masės drėkinimo ir dispergavimo agentai nebegalėjo stabilizuoti šių pigmentų, todėl pradėti kurti nauji didelės molekulinės masės dispergavimo agentai.

Šio tipo dispergentas turi 5000–25000 g/mol molekulinę masę, o molekulėje yra daug pigmento tvirtinimo grupių. Polimero pagrindinė grandinė užtikrina platų suderinamumą, o solvatuota šoninė grandinė sukuria sterinį barjerą, todėl pigmento dalelės yra visiškai deflokuliuotos ir stabilios būsenos. Didelės molekulinės masės dispergentai gali stabilizuoti įvairius pigmentus ir visiškai išspręsti tokias problemas kaip spalvos plūduriavimas ir plūduriavimas, ypač organiniams pigmentams ir juodajai angliai, kurių dalelės yra mažos ir lengvai flokuliuojasi. Didelės molekulinės masės dispergentai – tai deflokuliuojantys dispergentai su keliomis pigmento tvirtinimo grupėmis molekulinėje grandinėje, kurie gali smarkiai sumažinti spalvos pastos klampumą, pagerinti pigmento atspalvio stiprumą, dažų blizgesį ir ryškumą bei pagerinti skaidrių pigmentų skaidrumą. Vandens pagrindu pagamintose sistemose didelės molekulinės masės dispergentai pasižymi puikiu atsparumu vandeniui ir muilinimui. Žinoma, didelės molekulinės masės dispergentai taip pat gali turėti tam tikrų šalutinių poveikių, kurie daugiausia atsiranda dėl dispergento amino vertės. Didelė amino vertė padidins epoksidinių sistemų klampumą sandėliavimo metu; sutrumpintas dviejų komponentų poliuretanų aktyvavimo laikotarpis (naudojant aromatinius izocianatus); sumažėjęs rūgštimi kietėjančių sistemų reaktyvumas; ir susilpnėjęs kobalto katalizatorių katalizinis poveikis oru džiūstančiuose alkiduose.

Cheminės struktūros požiūriu šis dispergento tipas daugiausia skirstomas į tris kategorijas:

(1) Didelės molekulinės masės poliuretano dispergentai, kurie yra tipiški poliuretano dispergentai. Pavyzdžiui, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 ir naujausios kartos poliuretano dispergentai BYK 2155 ir BESM® 9248. Šio tipo dispergentai pasirodė gana anksti ir turi plačią auditoriją. Jie pasižymi geromis klampumo mažinimo ir spalvos išryškinimo savybėmis organiniams pigmentams ir juodajai angliai, o kažkada tapo standartiniu organinių pigmentų dispergentu. Naujausios kartos poliuretano dispergentai žymiai pagerino tiek klampumo mažinimo, tiek spalvos išryškinimo savybes. BYK 170 ir BESM® 9107 labiau tinka rūgštimi katalizuojamoms sistemoms. Dispergentas neturi amino vertės, todėl sumažėja aglomeracijos rizika dažų laikymo metu ir neturi įtakos dažų džiūvimui.

(2) Poliakrilato dispergentai. Šie dispergentai, tokie kaip BYK 190 ir BESM® 9003, tapo universaliais standartiniais dispergentais, skirtais vandens pagrindo dangoms.

(3) Hiperšakotos grandinės polimerų dispergentai. Plačiausiai naudojami hiperšakotos grandinės dispergentai yra „Lubrizol 24000“ ir „BESM® 9240“ – tai amidai ir imidai, sudaryti iš ilgos grandinės poliesterių. Šie du produktai yra patentuoti ir daugiausia remiasi poliesterio pagrindu pigmentams stabilizuoti. Jų gebėjimas susidoroti su juodąja anglimi vis dar puikus. Tačiau poliesteris kristalizuojasi žemoje temperatūroje ir taip pat nusėda gatavuose dažuose. Dėl šios problemos 24000 gali būti naudojamas tik dažuose. Juk jis gali pasižymėti labai geru spalvos išryškėjimu ir stabilumu, kai naudojamas juodajai angliai disperguoti dažų pramonėje. Siekiant pagerinti kristalizacijos efektyvumą, vienas po kito atsirado „Lubrizol 32500“ ir „BESM® 9245“. Palyginti su pirmosiomis dviem kategorijomis, hiperšakotos grandinės polimerų dispergentai turi sferinę molekulinę struktūrą ir labai koncentruotas pigmento afinines grupes, paprastai pasižymi išskirtiniu spalvos išryškėjimu ir stipresniu klampumo mažinimo efektyvumu. Poliuretano dispergentų suderinamumas gali būti reguliuojamas plačiame diapazone, daugiausia apimant visas alkidines dervas nuo ilgosios iki trumposios alyvos, visas sočiąsias poliesterio dervas ir hidroksilakrilines dervas, ir gali stabilizuoti daugumą juodosios anglies ir įvairių struktūrų organinių pigmentų. Kadangi vis dar yra daug skirtingų rūšių, kurių molekulinė masė yra nuo 6000 iki 15000, klientai turi patikrinti suderinamumą ir pridedamą kiekį.

Kontroliuojami laisvųjų radikalų polimerizacijos dispergentai
Po 1990 m. pigmentų dispersijos rinkos paklausa dar labiau išaugo, polimerų sintezės technologijos buvo proveržiai, taip pat buvo sukurti naujausios kartos kontroliuojamos laisvųjų radikalų polimerizacijos dispergentai.

Valdoma laisvųjų radikalų polimerizacija (CFRP) turi tiksliai suprojektuotą struktūrą, kurioje viename polimero gale yra įtvirtinimo grupė, o kitame – solvatuotas segmentas. CFRP naudoja tuos pačius monomerus kaip ir įprastinė polimerizacija, tačiau kadangi monomerai yra tolygiau išdėstyti molekuliniuose segmentuose, o molekulinės masės pasiskirstymas yra tolygesnis, susintetinto polimerinio dispergento veikimas pasižymi kokybiniu šuoliu. Ši efektyvi įtvirtinimo grupė labai pagerina dispergento antiflokuliacinį gebėjimą ir pigmento spalvos išsivystymą. Tikslus solvatuotas segmentas suteikia dispergentui mažesnį spalvos pastos malimo klampumą ir didelį pigmento priedą, o dispergentas yra plačiai suderinamas su įvairiomis dervos pagrindo medžiagomis.

Šiuolaikinių dangų dispergentų kūrimo istorija siekia mažiau nei 100 metų. Rinkoje yra daug įvairių pigmentų ir sistemų dispergentų rūšių. Pagrindinis dispergentų žaliavų šaltinis vis dar yra naftos chemijos žaliavos. Atsinaujinančių žaliavų dalies dispergentuose didinimas yra labai perspektyvi plėtros kryptis. Kalbant apie dispergentų kūrimo procesą, dispergentai tampa vis efektyvesni. Nesvarbu, ar tai klampumo mažinimo gebėjimas, ar spalvos išryškinimas, ir kiti gebėjimai gerėja vienu metu, šis procesas tęsis ir ateityje.

Nandzingo atgimusios naujos medžiagos teikiaDrėkiklis-dispergentas dažams ir dangoms, įskaitant kai kuriuos, kurie atitinka „Disperbyk“.