In zadnji članek, predstavili smo pojav dispergatorjev, nekatere mehanizme in funkcije dispergatorjev. V tem odlomku bomo raziskali vrste dispergatorjev v različnih obdobjih z zgodovino razvoja dispergatorjev.

Tradicionalno nizkomolekularno omočilno in disperzijsko sredstvo
Najzgodnejši dispergator je bila trietanolaminska sol maščobne kisline, ki je bila na trgu predstavljena pred približno 100 leti. Ta dispergator je zelo učinkovit in ekonomičen pri splošni industrijski uporabi barv. Njegova uporaba ni nemogoča, njegova začetna učinkovitost v srednje oljnem alkidnem sistemu pa ni slaba.

V štiridesetih do sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so se v industriji premazov uporabljali anorganski pigmenti in nekateri organski pigmenti, ki jih je bilo lažje dispergirati. Dispergatorji so bili v tem obdobju snovi, podobne površinsko aktivnim snovem, s sidrno skupino za pigment na enem koncu in segmentom, združljivim s smolo, na drugem koncu. Večina molekul je imela samo eno sidrno točko pigmenta.

S strukturnega vidika jih lahko razdelimo v tri kategorije:

(1) derivati ​​maščobnih kislin, vključno z amidi maščobnih kislin, solmi amidov maščobnih kislin in polietri maščobnih kislin. Na primer, modificirane maščobne kisline z bloki, ki jih je razvil BYK v letih 1920–1930, so bile soljene z dolgoverižnimi amini, da so dobili Anti-Terra U. Obstaja tudi BYK-ov P104/104S z visokimi funkcionalnimi končnimi skupinami, ki temeljijo na DA adicijski reakciji. BESM® 9116 podjetja Shierli je deflokulacijski dispergator in standardni dispergator v industriji kitov. Ima dobro omočljivost, lastnosti proti posedanju in stabilnost pri skladiščenju. Izboljša lahko tudi protikorozijske lastnosti in se pogosto uporablja v protikorozijskih temeljnih premazih. BESM® 9104/9104S je tudi tipičen dispergator s kontrolirano flokulacijo z več sidrnimi skupinami. Pri dispergiranju lahko tvori mrežno strukturo, kar je zelo koristno pri nadzoru sedimentacije pigmentov in plavajoče barve. Ker surovine za dispergatorje derivatov maščobnih kislin niso več odvisne od petrokemičnih surovin, so obnovljive.

(2) Organski polimeri estrov fosforne kisline. Ta vrsta dispergatorja ima univerzalno sposobnost sidranja anorganskih pigmentov. Na primer, BYK 110/180/111 in BESM® 9110/9108/9101 podjetja Shierli sta odlična dispergatorja za dispergiranje titanovega dioksida in anorganskih pigmentov, z izjemnim zmanjšanjem viskoznosti, razvojem barve in zmogljivostjo shranjevanja. Poleg tega BYK 103 in BESM® 9103 podjetja Shierli kažeta odlične prednosti zmanjšanja viskoznosti in stabilnosti pri shranjevanju pri dispergiranju matiranih suspenzij.

(3) Neionski alifatski polietri in alkilfenol polioksietilenski etri. Molekulska masa te vrste dispergatorja je običajno manjša od 2000 g/mol in se bolj osredotoča na disperzijo anorganskih pigmentov in polnil. Pomagajo lahko pri vlaženju pigmentov med mletjem, se učinkovito adsorbirajo na površino anorganskih pigmentov in preprečujejo stratifikacijo in obarjanje pigmentov ter nadzorujejo flokulacijo in preprečujejo plavajoče barve. Vendar pa zaradi majhne molekulske mase ne morejo zagotoviti učinkovite sterične ovire niti izboljšati sijaja in jasnosti barvnega filma. Ionske sidrne skupine se ne morejo adsorbirati na površino organskih pigmentov.

Disperzanti z visoko molekulsko maso
Leta 1970 so se organski pigmenti začeli uporabljati v velikih količinah. ICI-jevi ftalocianinski pigmenti, DuPontovi kvinakridonski pigmenti, CIBA-jevi azo kondenzacijski pigmenti, Clariantovi benzimidazolonski pigmenti itd. so bili vsi industrializirani in so na trg vstopili v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Prvotna nizkomolekularna omočilna in dispergirajoča sredstva teh pigmentov niso mogla več stabilizirati, zato so se začeli razvijati nova visokomolekularna dispergirajoča sredstva.

Ta vrsta dispergatorja ima molekulsko maso 5000–25000 g/mol, z velikim številom sidrnih skupin za pigmente na molekuli. Glavna polimerna veriga zagotavlja široko združljivost, solvatirana stranska veriga pa sterično oviro, tako da so delci pigmenta popolnoma v deflokuliranem in stabilnem stanju. Dispergatorji z visoko molekulsko maso lahko stabilizirajo različne pigmente in popolnoma rešijo težave, kot sta plavajoča barva in plavanje, zlasti pri organskih pigmentih in sajah z majhno velikostjo delcev in enostavno flokulacijo. Dispergatorji z visoko molekulsko maso so vsi deflokulacijski dispergatorji z več sidrnimi skupinami za pigmente na molekularni verigi, kar lahko močno zmanjša viskoznost barvne paste, izboljša moč niansiranja pigmenta, sijaj in živahnost barve ter izboljša prosojnost prozornih pigmentov. V sistemih na vodni osnovi imajo dispergatorji z visoko molekulsko maso odlično vodoodpornost in odpornost proti umiljenju. Seveda imajo lahko dispergatorji z visoko molekulsko maso tudi nekatere stranske učinke, ki izvirajo predvsem iz aminskega števila dispergatorja. Visoko aminsko število bo med skladiščenjem povzročilo povečano viskoznost epoksidnih sistemov; skrajšano obdobje aktivacije dvokomponentnih poliuretanov (z uporabo aromatskih izocianatov); zmanjšana reaktivnost sistemov, ki se strjujejo s kislino; in oslabljen katalitični učinek kobaltovih katalizatorjev v alkidih, ki se sušijo na zraku.

Z vidika kemijske strukture se ta vrsta disperzijskih sredstev deli predvsem na tri kategorije:

(1) Visokomolekularni poliuretanski disperzanti, ki so tipični poliuretanski disperzanti. Na primer BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 in najnovejša generacija poliuretanskih disperzantov BYK 2155 in BESM® 9248. Ta vrsta disperzanta se je pojavila relativno zgodaj in ima široko občinstvo. Ima dobre lastnosti zmanjšanja viskoznosti in razvoja barve za organske pigmente in saj ter je nekoč postal standardni disperzant za organske pigmente. Najnovejša generacija poliuretanskih disperzantov je znatno izboljšala tako lastnosti zmanjšanja viskoznosti kot razvoja barve. BYK 170 in BESM® 9107 sta primernejša za kislinsko katalizirane sisteme. Disperzant nima aminske vrednosti, kar zmanjšuje tveganje za aglomeracijo med shranjevanjem barve in ne vpliva na sušenje barve.

(2) Poliakrilatni disperzanti. Ti disperzanti, kot sta BYK 190 in BESM® 9003, so postali univerzalni standardni disperzanti za premaze na vodni osnovi.

(3) Hiperrazvejani polimerni disperzanti. Najpogosteje uporabljena hiperrazvejana polimerna disperzanta sta Lubrizol 24000 in BESM® 9240, ki sta amid + imida na osnovi dolgoverižnih poliestrov. Ta dva izdelka sta patentirana izdelka, ki se za stabilizacijo pigmentov v glavnem zanašata na poliestrsko ogrodje. Njuna sposobnost obdelave saj je še vedno odlična. Vendar pa poliester kristalizira pri nizkih temperaturah in se obori tudi v končni barvi. Zaradi te težave se 24000 lahko uporablja le v črnilih. Navsezadnje lahko pri disperziji saj v industriji črnil pokaže zelo dober razvoj barve in stabilnost. Da bi izboljšali učinkovitost kristalizacije, sta se Lubrizol 32500 in BESM® 9245 pojavila drug za drugim. V primerjavi s prvima dvema kategorijama imajo hiperrazvejani polimerni disperzanti sferično molekularno strukturo in visoko koncentrirane afinitetne skupine pigmentov, običajno z izjemnim razvojem barve in močnejšim zmanjšanjem viskoznosti. Združljivost poliuretanskih disperzantov je mogoče prilagajati v širokem razponu, ki zajema predvsem vse alkidne smole, od dolgih do kratkih oljnih, vse nasičene poliestrske smole in hidroksiakrilne smole, ter lahko stabilizira večino saj in organskih pigmentov različnih struktur. Ker še vedno obstaja veliko različnih razredov med molekulskimi masami 6000 in 15000, morajo stranke preveriti združljivost in količino dodanega materiala.

Disperzanti za nadzorovano polimerizacijo prostih radikalov
Po letu 1990 se je tržno povpraševanje po pigmentnih disperzijah še izboljšalo, prišlo je do prebojev v tehnologiji sinteze polimerov in razvita je bila najnovejša generacija disperzantov s kontrolirano polimerizacijo prostih radikalov.

Nadzorovana polimerizacija prostih radikalov (CFRP) ima natančno zasnovano strukturo s sidrno skupino na enem koncu polimera in solvatiranim segmentom na drugem koncu. CFRP uporablja iste monomere kot konvencionalna polimerizacija, vendar ker so monomeri bolj pravilno razporejeni na molekularnih segmentih in je porazdelitev molekulske mase bolj enakomerna, je delovanje sintetiziranega polimernega dispergatorja kakovostno napredovalo. Ta učinkovita sidrna skupina močno izboljša sposobnost dispergatorja proti flokulaciji in razvoj barve pigmenta. Natančno solvatiran segment daje dispergatorju nižjo viskoznost mletja barvne paste in visok dodatek pigmenta, dispergator pa ima široko združljivost z različnimi osnovnimi materiali iz smol.

Razvoj sodobnih disperzantov za premaze ima manj kot 100 let zgodovine. Na trgu je veliko vrst disperzantov za različne pigmente in sisteme. Glavni vir surovin za disperzante so še vedno petrokemične surovine. Povečanje deleža obnovljivih surovin v disperzantih je zelo obetavna razvojna smer. Z razvojem disperzantov postajajo disperzanti vse bolj učinkoviti. Ne glede na to, ali gre za sposobnost zmanjševanja viskoznosti ali razvoja barve, se bodo druge sposobnosti hkrati izboljševale in ta proces se bo nadaljeval tudi v prihodnosti.

Nanjing Reborn New Materials ponujavlažilno disperzijsko sredstvo za barve in premaze, vključno z nekaterimi, ki se ujemajo z Disperbykom.