In последняя статья, мы представили возникновение диспергаторов, некоторые механизмы и функции диспергаторов. В этом отрывке мы рассмотрим типы диспергаторов в разные периоды с историей развития диспергаторов.

Традиционный низкомолекулярный смачивающий и диспергирующий агент
Самым ранним диспергатором была триэтаноламиновая соль жирной кислоты, которая появилась на рынке около 100 лет назад. Этот диспергатор очень эффективен и экономичен в общем промышленном применении красок. Его можно использовать, и его начальные характеристики в алкидной системе средней жирности неплохие.

В 1940–1970-х годах пигменты, используемые в лакокрасочной промышленности, были неорганическими пигментами и некоторыми органическими пигментами, которые было легче диспергировать. Диспергаторы в этот период были веществами, похожими на поверхностно-активные вещества, с группой закрепления пигмента на одном конце и совместимым со смолой сегментом на другом конце. Большинство молекул имели только одну точку закрепления пигмента.

С точки зрения структуры их можно разделить на три категории:

(1) производные жирных кислот, включая амиды жирных кислот, соли амидов жирных кислот и полиэфиры жирных кислот. Например, модифицированные жирные кислоты с блоками, разработанные BYK в 1920-1930 годах, которые были засолены длинноцепочечными аминами для получения Anti-Terra U. Существует также P104/104S от BYK с высокофункциональными концевыми группами на основе реакции присоединения DA. BESM® 9116 от Shierli является дефлокуляционным диспергатором и стандартным диспергатором в шпатлевочной промышленности. Он обладает хорошей смачиваемостью, противоосаждающими свойствами и стабильностью при хранении. Он также может улучшать антикоррозионные свойства и широко используется в антикоррозионных грунтовках. BESM® 9104/9104S также является типичным диспергатором с контролируемой флокуляцией с несколькими якорными группами. Он может образовывать сетевую структуру при диспергировании, что очень полезно для контроля осаждения пигмента и плавающего цвета. Поскольку сырье для диспергирования производных жирных кислот больше не зависит от нефтехимического сырья, оно является возобновляемым.

(2) Органические полимеры эфиров фосфорной кислоты. Этот тип диспергатора обладает универсальной способностью к закреплению неорганических пигментов. Например, BYK 110/180/111 и BESM® 9110/9108/9101 от Shierli являются превосходными диспергаторами для диспергирования диоксида титана и неорганических пигментов с выдающимися показателями снижения вязкости, развития цвета и хранения. Кроме того, BYK 103 и BESM® 9103 от Shierli демонстрируют превосходные преимущества снижения вязкости и стабильность хранения при диспергировании матовых суспензий.

(3) Неионные алифатические полиэфиры и алкилфенольные полиоксиэтиленовые эфиры. Молекулярная масса этого типа диспергаторов обычно составляет менее 2000 г/моль, и он больше фокусируется на дисперсии неорганических пигментов и наполнителей. Они могут помочь смачивать пигменты во время измельчения, эффективно адсорбироваться на поверхности неорганических пигментов и предотвращать расслоение и осаждение пигментов, а также могут контролировать флокуляцию и предотвращать плавающие цвета. Однако из-за небольшой молекулярной массы они не могут обеспечить эффективное стерическое препятствие, а также не могут улучшить блеск и отчетливость пленки краски. Ионные закрепляющие группы не могут адсорбироваться на поверхности органических пигментов.

Высокомолекулярные диспергаторы
В 1970 году в больших количествах начали использоваться органические пигменты. Фталоцианиновые пигменты ICI, хинакридоновые пигменты DuPont, азоконденсационные пигменты CIBA, бензимидазолоновые пигменты Clariant и т. д. были промышленно освоены и вышли на рынок в 1970-х годах. Первоначальные низкомолекулярные смачивающие и диспергирующие агенты больше не могли стабилизировать эти пигменты, и начали разрабатываться новые высокомолекулярные диспергаторы.

Этот тип диспергатора имеет молекулярную массу 5000-25000 г/моль с большим количеством групп закрепления пигмента на молекуле. Основная цепь полимера обеспечивает широкую совместимость, а сольватированная боковая цепь обеспечивает стерическое препятствие, так что частицы пигмента полностью находятся в дефлокулированном и стабильном состоянии. Высокомолекулярные диспергаторы могут стабилизировать различные пигменты и полностью решать такие проблемы, как плавающий цвет и флотация, особенно для органических пигментов и сажи с малым размером частиц и легкой флокуляцией. Высокомолекулярные диспергаторы являются дефлокулирующими диспергаторами с несколькими группами закрепления пигмента на молекулярной цепи, что может значительно снизить вязкость цветной пасты, улучшить прочность окрашивания пигмента, блеск и яркость краски и улучшить прозрачность прозрачных пигментов. В системах на водной основе высокомолекулярные диспергаторы обладают превосходной водостойкостью и устойчивостью к омылению. Конечно, высокомолекулярные диспергаторы также могут иметь некоторые побочные эффекты, которые в основном обусловлены аминным числом диспергатора. Высокое аминное число приведет к повышению вязкости эпоксидных систем при хранении; сокращению периода активации двухкомпонентных полиуретанов (с использованием ароматических изоцианатов); снижению реакционной способности кислотно-отверждаемых систем; и ослаблению каталитического эффекта кобальтовых катализаторов в алкидах, высыхающих на воздухе.

С точки зрения химической структуры этот тип диспергаторов в основном делится на три категории:

(1) Высокомолекулярные полиуретановые диспергаторы, которые являются типичными полиуретановыми диспергаторами. Например, BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 и последнее поколение полиуретановых диспергаторов BYK 2155 и BESM® 9248. Этот тип диспергатора появился относительно рано и имеет широкую аудиторию. Он обладает хорошими свойствами снижения вязкости и проявления цвета для органических пигментов и сажи и однажды стал стандартным диспергатором для органических пигментов. Последнее поколение полиуретановых диспергаторов значительно улучшило как свойства снижения вязкости, так и проявления цвета. BYK 170 и BESM® 9107 больше подходят для систем с кислотным катализом. Диспергатор не имеет аминного значения, что снижает риск агломерации при хранении краски и не влияет на высыхание краски.

(2) Полиакрилатные диспергаторы. Такие диспергаторы, как BYK 190 и BESM® 9003, стали универсальными стандартными диспергаторами для покрытий на водной основе.

(3) Гиперразветвленные полимерные диспергаторы. Наиболее широко используемыми гиперразветвленными диспергаторами являются Lubrizol 24000 и BESM® 9240, которые представляют собой амиды + имиды на основе длинноцепочечных полиэфиров. Эти два продукта являются запатентованными продуктами, которые в основном полагаются на полиэфирную основу для стабилизации пигментов. Их способность обрабатывать технический углерод по-прежнему превосходна. Однако полиэфир будет кристаллизоваться при низких температурах и также будет осаждаться в готовой краске. Эта проблема означает, что 24000 можно использовать только в чернилах. В конце концов, он может демонстрировать очень хорошее развитие цвета и стабильность при использовании для диспергирования технического углерода в чернильной промышленности. Чтобы улучшить характеристики кристаллизации, один за другим появились Lubrizol 32500 и BESM® 9245. По сравнению с первыми двумя категориями гиперразветвленные полимерные диспергаторы имеют сферическую молекулярную структуру и высококонцентрированные группы сродства к пигменту, обычно с выдающимся развитием цвета и более сильными характеристиками снижения вязкости. Совместимость полиуретановых диспергаторов может регулироваться в широком диапазоне, в основном охватывая все алкидные смолы от длинного до короткого масла, все насыщенные полиэфирные смолы и гидроксильные акриловые смолы, и может стабилизировать большинство углеродных сажей и органических пигментов различных структур. Поскольку все еще существует большое количество различных марок в диапазоне молекулярных масс от 6000 до 15000, клиентам необходимо проводить проверку на совместимость и количество добавления.

Диспергаторы контролируемой свободнорадикальной полимеризации
После 1990 года рыночный спрос на пигментные дисперсии еще больше возрос, произошел прорыв в технологии синтеза полимеров, и было разработано последнее поколение диспергаторов с контролируемой свободнорадикальной полимеризацией.

Управляемая свободнорадикальная полимеризация (CFRP) имеет точно спроектированную структуру с якорной группой на одном конце полимера и сольватированным сегментом на другом конце. CFRP использует те же мономеры, что и обычная полимеризация, но поскольку мономеры расположены более регулярно на молекулярных сегментах, а распределение молекулярной массы более равномерно, производительность синтезированного полимерного диспергатора имеет качественный скачок. Эта эффективная якорная группа значительно улучшает антифлокуляционную способность диспергатора и развитие цвета пигмента. Точный сольватированный сегмент придает диспергенту более низкую вязкость измельчения цветной пасты и высокую добавку пигмента, а диспергатор имеет широкую совместимость с различными материалами на основе смолы.

Развитие современных диспергаторов покрытий имеет историю менее 100 лет. На рынке представлено множество типов диспергаторов для различных пигментов и систем. Основным источником сырья для диспергаторов по-прежнему остается нефтехимическое сырье. Увеличение доли возобновляемого сырья в диспергаторах является очень перспективным направлением развития. С момента разработки диспергаторов диспергаторы становятся все более эффективными. Будь то способность к снижению вязкости или развитие цвета и другие способности улучшаются одновременно, этот процесс будет продолжаться и в будущем.

Nanjing Reborn New Materials предоставляетсмачивающий диспергатор для красок и покрытий, включая некоторые, соответствующие Disperbyk.