In ultimul articol, am prezentat apariția dispersanților, unele mecanisme și funcții ale dispersanților. În acest pasaj, vom explora tipurile de dispersanți în diferite perioade, odată cu istoricul dezvoltării dispersanților.
Agent de umectare și dispersare tradițional cu greutate moleculară mică
Cel mai vechi dispersant a fost sarea de trietanolamină a acidului gras, lansată pe piață acum aproximativ 100 de ani. Acest dispersant este foarte eficient și economic în aplicațiile generale de vopsire industrială. Nu este imposibil de utilizat, iar performanța sa inițială în sistemul alchidic cu conținut mediu de ulei nu este rea.
În anii 1940-1970, pigmenții utilizați în industria acoperirilor erau pigmenți anorganici și unii pigmenți organici care erau mai ușor de dispersat. Dispersanții din această perioadă erau substanțe similare surfactanților, cu un grup de ancorare a pigmentului la un capăt și un segment compatibil cu rășina la celălalt capăt. Majoritatea moleculelor aveau un singur punct de ancorare a pigmentului.
Din punct de vedere structural, acestea pot fi împărțite în trei categorii:
(1) derivați de acizi grași, inclusiv amide de acizi grași, săruri de amide de acizi grași și polieterii de acizi grași. De exemplu, acizii grași modificați cu blocuri dezvoltați de BYK în 1920-1930, care au fost sărați cu amine cu lanț lung pentru a obține Anti-Terra U. Există, de asemenea, P104/104S de la BYK cu grupări terminale funcționale înalte, bazat pe reacția de adiție DA. BESM® 9116 de la Shierli este un dispersant defloculant și un dispersant standard în industria chitului. Are o umectabilitate bună, proprietăți anti-tasare și stabilitate la depozitare. De asemenea, poate îmbunătăți proprietățile anticorozive și este utilizat pe scară largă în grundurile anticorozive. BESM® 9104/9104S este, de asemenea, un dispersant tipic de floculare controlată cu grupuri de ancorare multiple. Poate forma o structură de rețea atunci când este dispersat, ceea ce este foarte util în controlul sedimentării pigmenților și al culorii plutitoare. Deoarece materiile prime dispersante derivate din acizi grași nu mai depind de materiile prime petrochimice, acestea sunt regenerabile.
(2) Polimeri esteri organici ai acidului fosforic. Acest tip de dispersant are o capacitate universală de ancorare pentru pigmenții anorganici. De exemplu, BYK 110/180/111 și BESM® 9110/9108/9101 de la Shierli sunt dispersanți excelenți pentru dispersarea dioxidului de titan și a pigmenților anorganici, cu o reducere remarcabilă a vâscozității, o dezvoltare a culorii și performanțe de depozitare. În plus, BYK 103 și BESM® 9103 de la Shierli prezintă ambele avantaje excelente de reducere a vâscozității și stabilitate la depozitare la dispersarea suspensiilor mate.
(3) Polieterii alifatici neionici și eterii de alchilfenol polioxietilenă. Greutatea moleculară a acestui tip de dispersant este în general mai mică de 2000 g/mol și se concentrează mai mult pe dispersia pigmenților și materialelor de umplutură anorganice. Aceștia pot ajuta la umezirea pigmenților în timpul măcinării, adsorb eficient pe suprafața pigmenților anorganici și previn stratificarea și precipitarea pigmenților și pot controla flocularea și preveni culorile plutitoare. Cu toate acestea, din cauza greutății moleculare mici, nu pot oferi o împiedicare sterică eficientă și nici nu pot îmbunătăți luciul și distinctivitatea peliculei de vopsea. Grupurile de ancorare ionice nu pot fi adsorbite pe suprafața pigmenților organici.
Dispersanți cu greutate moleculară mare
În 1970, pigmenții organici au început să fie utilizați în cantități mari. Pigmenții ftalocianinici de la ICI, pigmenții quinacridoni de la DuPont, pigmenții de condensare azoică de la CIBA, pigmenții benzimidazolonici de la Clariant etc. au fost industrializați și au intrat pe piață în anii 1970. Agenții de umectare și dispersare originali cu greutate moleculară mică nu mai puteau stabiliza acești pigmenți și au început să fie dezvoltați noi dispersanți cu greutate moleculară mare.
Acest tip de dispersant are o greutate moleculară de 5000-25000 g/mol, cu un număr mare de grupări de ancorare a pigmentului pe moleculă. Lanțul principal al polimerului oferă o compatibilitate largă, iar lanțul lateral solvat oferă o piedică sterică, astfel încât particulele de pigment sunt complet defloculate și stabile. Dispersanții cu greutate moleculară mare pot stabiliza diverși pigmenți și pot rezolva complet probleme precum culoarea plutitoare și flotarea, în special pentru pigmenții organici și negrul de fum cu dimensiuni mici ale particulelor și floculare ușoară. Dispersanții cu greutate moleculară mare sunt dispersanți defloculanți cu mai multe grupări de ancorare a pigmentului pe lanțul molecular, ceea ce poate reduce puternic vâscozitatea pastei de culoare, poate îmbunătăți rezistența la colorare a pigmentului, luciul și vivacitatea vopselei și poate îmbunătăți transparența pigmenților transparenți. În sistemele pe bază de apă, dispersanții cu greutate moleculară mare au o rezistență excelentă la apă și la saponificare. Desigur, dispersanții cu greutate moleculară mare pot avea și unele efecte secundare, care provin în principal din valoarea amină a dispersantului. Valoarea amină ridicată va duce la creșterea vâscozității sistemelor epoxidice în timpul depozitării; perioadă de activare redusă a poliuretanilor bicomponenti (folosind izocianați aromatici); reactivitate redusă a sistemelor de întărire acidă; și efect catalitic slăbit al catalizatorilor de cobalt în alchidele care se uscă la aer.
Din perspectiva structurii chimice, acest tip de dispersant este împărțit în principal în trei categorii:
(1) Dispersanți poliuretanici cu greutate moleculară mare, care sunt dispersanți poliuretanici tipici. De exemplu, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 și cea mai recentă generație de dispersanți poliuretanici BYK 2155 și BESM® 9248. Acest tip de dispersant a apărut relativ devreme și are o audiență largă. Are proprietăți bune de reducere a vâscozității și de dezvoltare a culorii pentru pigmenții organici și negrul de fum și a devenit odată dispersantul standard pentru pigmenții organici. Cea mai recentă generație de dispersanți poliuretanici a îmbunătățit semnificativ atât proprietățile de reducere a vâscozității, cât și cele de dezvoltare a culorii. BYK 170 și BESM® 9107 sunt mai potriviți pentru sistemele catalizate cu acid. Dispersantul nu are valoare amină, ceea ce reduce riscul de aglomerare în timpul depozitării vopselei și nu afectează uscarea acesteia.
(2) Dispersanți poliacrilat. Acești dispersanți, cum ar fi BYK 190 și BESM® 9003, au devenit dispersanți standard universali pentru acoperirile pe bază de apă.
(3) Dispersanți polimerici hiperramificați. Cei mai utilizați dispersanți polimerici hiperramificați sunt Lubrizol 24000 și BESM® 9240, care sunt amide + imide pe bază de poliesteri cu lanț lung. Aceste două produse sunt produse brevetate care se bazează în principal pe catena principală de poliester pentru stabilizarea pigmenților. Capacitatea lor de a gestiona negrul de fum este încă excelentă. Cu toate acestea, poliesterul se va cristaliza la temperaturi scăzute și va precipita și în vopseaua finită. Această problemă înseamnă că 24000 poate fi utilizat doar în cerneluri. La urma urmei, poate demonstra o dezvoltare și o stabilitate foarte bune a culorii atunci când este utilizat pentru dispersarea negrului de fum în industria cernelurilor. Pentru a îmbunătăți performanța de cristalizare, Lubrizol 32500 și BESM® 9245 au apărut unul după altul. Comparativ cu primele două categorii, dispersanții polimerici hiperramificați au o structură moleculară sferică și grupuri de afinitate pentru pigmenți foarte concentrate, de obicei cu o dezvoltare remarcabilă a culorii și o performanță mai puternică de reducere a vâscozității. Compatibilitatea dispersanților poliuretanici poate fi ajustată pe o gamă largă, acoperind în principal toate rășinile alchidice, de la cele cu conținut lung de ulei la cele cu conținut scurt de ulei, toate rășinile poliesterice saturate și rășinile hidroxil acrilice și poate stabiliza majoritatea negrului de fum și a pigmenților organici cu diverse structuri. Deoarece există încă un număr mare de grade diferite cu greutăți moleculare între 6000-15000, clienții trebuie să verifice compatibilitatea și cantitatea adăugată.
Dispersanți de polimerizare cu radicali liberi controlabili
După 1990, cererea de pe piață pentru dispersia de pigmenți a crescut în continuare, au existat progrese în tehnologia de sinteză a polimerilor și a fost dezvoltată cea mai recentă generație de dispersanți cu polimerizare controlată a radicalilor liberi.
Polimerizarea controlabilă cu radicali liberi (CFRP) are o structură proiectată cu precizie, cu un grup de ancorare la un capăt al polimerului și un segment solvat la celălalt capăt. CFRP utilizează aceiași monomeri ca și polimerizarea convențională, dar deoarece monomerii sunt aranjați mai regulat pe segmentele moleculare și distribuția greutății moleculare este mai uniformă, performanța dispersantului polimeric sintetizat are un salt calitativ. Acest grup de ancorare eficient îmbunătățește considerabil capacitatea anti-floculare a dispersantului și dezvoltarea culorii pigmentului. Segmentul solvat precis conferă dispersantului o vâscozitate de măcinare a pastei de culoare mai mică și un adaos ridicat de pigment, iar dispersantul are o compatibilitate largă cu diverse materiale de bază de rășină.
Dezvoltarea dispersanților moderni pentru acoperiri are o istorie de mai puțin de 100 de ani. Există multe tipuri de dispersanți pentru diverși pigmenți și sisteme pe piață. Principala sursă de materii prime pentru dispersanți sunt în continuare materiile prime petrochimice. Creșterea proporției de materii prime regenerabile în dispersanți este o direcție de dezvoltare foarte promițătoare. Din procesul de dezvoltare a dispersanților, aceștia devin din ce în ce mai eficienți. Fie că este vorba de capacitatea de reducere a vâscozității sau de dezvoltarea culorii, iar alte abilități se îmbunătățesc simultan, acest proces va continua în viitor.
Nanjing Reborn New Materials oferăagent dispersant umectant pentru vopsele și acoperiri, inclusiv unele care se potrivesc cu Disperbyk.
Data publicării: 25 aprilie 2025