In laatste artikelWe introduceerden de opkomst van dispergeermiddelen, enkele mechanismen en functies ervan. In deze passage onderzoeken we de soorten dispergeermiddelen in verschillende perioden met de ontwikkelingsgeschiedenis van dispergeermiddelen.

Traditioneel bevochtigings- en dispergeermiddel met een laag moleculair gewicht
Het eerste dispergeermiddel was triethanolaminezout van vetzuren, dat ongeveer 100 jaar geleden op de markt kwam. Dit dispergeermiddel is zeer efficiënt en zuinig in algemene industriële verftoepassingen. Het is niet onmogelijk om het te gebruiken en de initiële prestaties in medium-olie alkydsystemen zijn niet slecht.

In de jaren 40 tot en met 70 werden in de coatingsindustrie anorganische pigmenten en enkele organische pigmenten gebruikt, die gemakkelijker te dispergeren waren. Dispergeermiddelen waren in die tijd stoffen die vergelijkbaar waren met oppervlakteactieve stoffen, met een pigmentverankerende groep aan het ene uiteinde en een harscompatibel segment aan het andere uiteinde. De meeste moleculen hadden slechts één pigmentverankeringspunt.

Vanuit structureel oogpunt kunnen ze in drie categorieën worden onderverdeeld:

(1) vetzuurderivaten, waaronder vetzuuramiden, vetzuuramidezouten en vetzuurpolyethers. Bijvoorbeeld de gemodificeerde vetzuren met blokken, ontwikkeld door BYK in 1920-1930, die werden gezouten met aminen met lange ketens om Anti-Terra U te verkrijgen. Er is ook BYK's P104/104S met hoogfunctionele eindgroepen gebaseerd op een DA-additiereactie. BESM® 9116 van Shierli is een deflocculerend dispergeermiddel en een standaard dispergeermiddel in de plamuurindustrie. Het heeft een goede bevochtigbaarheid, anti-bezinkingseigenschappen en opslagstabiliteit. Het kan ook de corrosiewerende eigenschappen verbeteren en wordt veel gebruikt in corrosiewerende primers. BESM® 9104/9104S is ook een typisch dispergeermiddel met gecontroleerde flocculatie en meerdere verankeringsgroepen. Het kan een netwerkstructuur vormen wanneer het wordt gedispergeerd, wat zeer nuttig is bij het beheersen van pigmentsedimentatie en zwevende kleur. Omdat de grondstoffen voor dispergeermiddelen op basis van vetzuurderivaten niet langer afhankelijk zijn van petrochemische grondstoffen, zijn ze hernieuwbaar.

(2) Organische fosforzuuresterpolymeren. Dit type dispergeermiddel heeft een universeel verankerend vermogen voor anorganische pigmenten. Zo zijn BYK 110/180/111 en BESM® 9110/9108/9101 van Shierli uitstekende dispergeermiddelen voor het dispergeren van titaandioxide en anorganische pigmenten, met uitstekende viscositeitsreductie, kleurontwikkeling en opslagprestaties. Bovendien vertonen BYK 103 en BESM® 9103 van Shierli beide uitstekende voordelen op het gebied van viscositeitsreductie en opslagstabiliteit bij het dispergeren van matte slurries.

(3) Niet-ionogene alifatische polyethers en alkylfenolpolyoxyethyleenethers. Het molecuulgewicht van dit type dispergeermiddel is doorgaans minder dan 2000 g/mol en richt zich meer op de dispersie van anorganische pigmenten en vulstoffen. Ze kunnen helpen bij het bevochtigen van de pigmenten tijdens het malen, effectief adsorberen aan het oppervlak van anorganische pigmenten en de stratificatie en precipitatie van pigmenten voorkomen, en kunnen flocculatie beheersen en zwevende kleuren voorkomen. Vanwege het lage molecuulgewicht bieden ze echter geen effectieve sterische hindering, noch kunnen ze de glans en helderheid van de verffilm verbeteren. Ionische verankeringsgroepen kunnen niet worden geadsorbeerd aan het oppervlak van organische pigmenten.

Dispergeermiddelen met een hoog moleculair gewicht
In 1970 werden organische pigmenten in grote hoeveelheden gebruikt. De ftalocyaninepigmenten van ICI, de quinacridonpigmenten van DuPont, de azocondensatiepigmenten van CIBA, de benzimidazolonpigmenten van Clariant, enz. werden allemaal geïndustrialiseerd en kwamen in de jaren 70 op de markt. De oorspronkelijke bevochtigings- en dispergeermiddelen met een laag moleculair gewicht konden deze pigmenten niet langer stabiliseren, en er werden nieuwe dispergeermiddelen met een hoog moleculair gewicht ontwikkeld.

Dit type dispergeermiddel heeft een molecuulgewicht van 5000-25000 g/mol en een groot aantal pigmentverankerende groepen op het molecuul. De hoofdketen van het polymeer zorgt voor een brede compatibiliteit en de gesolvateerde zijketen zorgt voor sterische hindering, waardoor de pigmentdeeltjes volledig gedeflocculeerd en stabiel zijn. Dispergeermiddelen met een hoog molecuulgewicht kunnen verschillende pigmenten stabiliseren en problemen zoals zwevende kleur en flocculatie volledig oplossen, met name voor organische pigmenten en roet met een kleine deeltjesgrootte en gemakkelijke flocculatie. Dispergeermiddelen met een hoog molecuulgewicht zijn allemaal deflocculerende dispergeermiddelen met meerdere pigmentverankerende groepen op de molecuulketen, wat de viscositeit van de kleurpasta sterk kan verlagen, de kleurkracht van het pigment, de glans en levendigheid van de verf kan verbeteren en de transparantie van transparante pigmenten kan verbeteren. In systemen op waterbasis hebben dispergeermiddelen met een hoog molecuulgewicht een uitstekende waterbestendigheid en verzepingsbestendigheid. Uiteraard kunnen dispergeermiddelen met een hoog molecuulgewicht ook enkele bijwerkingen hebben, die voornamelijk te wijten zijn aan de aminewaarde van het dispergeermiddel. Een hoge aminewaarde leidt tot een verhoogde viscositeit van epoxysystemen tijdens opslag, een kortere activeringsperiode van tweecomponentenpolyurethanen (met aromatische isocyanaten), een verminderde reactiviteit van zuuruithardende systemen en een verzwakt katalytisch effect van kobaltkatalysatoren in lucht drogende alkydharsen.

Vanuit het perspectief van de chemische structuur wordt dit type dispergeermiddel hoofdzakelijk onderverdeeld in drie categorieën:

(1) Polyurethaandispergeermiddelen met een hoog moleculair gewicht, die typische polyurethaandispergeermiddelen zijn. Bijvoorbeeld BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 en de nieuwste generatie polyurethaandispergeermiddelen BYK 2155 en BESM® 9248. Dit type dispergeermiddel verscheen relatief vroeg en heeft een breed publiek. Het heeft goede viscositeitsverlagende en kleurontwikkelingseigenschappen voor organische pigmenten en roet, en werd ooit het standaard dispergeermiddel voor organische pigmenten. De nieuwste generatie polyurethaandispergeermiddelen heeft zowel de viscositeitsverlagende als de kleurontwikkelingseigenschappen aanzienlijk verbeterd. BYK 170 en BESM® 9107 zijn geschikter voor zuurgekatalyseerde systemen. Het dispergeermiddel heeft geen aminewaarde, waardoor het risico op agglomeratie tijdens de opslag van de verf wordt verminderd en de droging van de verf niet wordt beïnvloed.

(2) Polyacrylaatdispergeermiddelen. Deze dispergeermiddelen, zoals BYK 190 en BESM® 9003, zijn universele standaarddispergeermiddelen geworden voor watergedragen coatings.

(3) Hypervertakte polymeerdispergeermiddelen. De meest gebruikte hypervertakte polymeerdispergeermiddelen zijn Lubrizol 24000 en BESM® 9240, amiden en imiden op basis van polyesters met lange ketens. Deze twee producten zijn gepatenteerd en maken voornamelijk gebruik van de polyesterruggengraat om pigmenten te stabiliseren. Hun vermogen om met roet te werken is nog steeds uitstekend. Polyester kristalliseert echter bij lage temperaturen en slaat ook neer in de afgewerkte verf. Dit probleem betekent dat 24000 alleen in inkten kan worden gebruikt. Het kan immers een zeer goede kleurontwikkeling en stabiliteit vertonen bij gebruik voor het dispergeren van roet in de inktindustrie. Om de kristallisatieprestaties te verbeteren, verschenen Lubrizol 32500 en BESM® 9245 na elkaar. Vergeleken met de eerste twee categorieën hebben hypervertakte polymeerdispergeermiddelen een bolvormige moleculaire structuur en zeer geconcentreerde pigmentaffiniteitsgroepen, meestal met een uitstekende kleurontwikkeling en sterkere viscositeitsreductie. De compatibiliteit van polyurethaandispergeermiddelen kan over een breed bereik worden aangepast, voornamelijk voor alle alkydharsen van lange tot korte olie, alle verzadigde polyesterharsen en hydroxyacrylharsen. Bovendien kunnen ze de meeste roetsoorten en organische pigmenten met verschillende structuren stabiliseren. Omdat er nog steeds een groot aantal verschillende kwaliteiten bestaat met een molecuulgewicht tussen 6000 en 15000, moeten klanten de compatibiliteit en de toe te voegen hoeveelheid controleren.

Controleerbare dispergeermiddelen voor polymerisatie met vrije radicalen
Na 1990 nam de vraag naar pigmentdispersies verder toe en vonden er doorbraken plaats in de technologie van polymeersynthese. Ook werd de nieuwste generatie dispergeermiddelen voor gecontroleerde vrije radicalenpolymerisatie ontwikkeld.

Controleerbare vrije-radicalenpolymerisatie (CFRP) heeft een nauwkeurig ontworpen structuur, met een verankeringsgroep aan het ene uiteinde van het polymeer en een gesolvateerd segment aan het andere uiteinde. CFRP gebruikt dezelfde monomeren als conventionele polymerisatie, maar doordat de monomeren regelmatiger op de moleculaire segmenten zijn gerangschikt en de molecuulgewichtsverdeling uniformer is, maken de prestaties van het gesynthetiseerde polymeerdispergeermiddel een kwalitatieve sprong voorwaarts. Deze efficiënte verankeringsgroep verbetert het antiflocculatievermogen van het dispergeermiddel en de kleurontwikkeling van het pigment aanzienlijk. Het nauwkeurig gesolvateerde segment geeft het dispergeermiddel een lagere viscositeit bij het malen van de kleurpasta en een hoge pigmenttoevoeging, en het dispergeermiddel is breed compatibel met diverse harsbasismaterialen.

De ontwikkeling van moderne coatingdispergeermiddelen heeft een geschiedenis van minder dan 100 jaar. Er zijn vele soorten dispergeermiddelen voor diverse pigmenten en systemen op de markt. De belangrijkste bron van dispergeermiddelgrondstoffen zijn nog steeds petrochemische grondstoffen. Het verhogen van het aandeel hernieuwbare grondstoffen in dispergeermiddelen is een veelbelovende ontwikkelingsrichting. Dispergeermiddelen worden steeds efficiënter naarmate ze verder worden ontwikkeld. Of het nu gaat om viscositeitsreductie of kleurontwikkeling, en andere eigenschappen verbeteren tegelijkertijd, dit proces zal zich in de toekomst voortzetten.

Nanjing Reborn New Materials biedtbevochtigend dispergeermiddel voor verven en coatings, waaronder enkele die overeenkomen met Disperbyk.