In förra artikeln, introducerade vi uppkomsten av dispergeringsmedel, några mekanismer och funktioner hos dispergeringsmedel. I den här texten kommer vi att utforska typerna av dispergeringsmedel under olika perioder med deras utvecklingshistoria.

Traditionellt lågmolekylärt vätmedel och dispergeringsmedel
Det tidigaste dispergeringsmedlet var trietanolaminsalt av fettsyra, som lanserades på marknaden för cirka 100 år sedan. Detta dispergeringsmedel är mycket effektivt och ekonomiskt i allmänna industriella färgapplikationer. Det är inte omöjligt att använda det, och dess initiala prestanda i medeloljebaserade alkydsystem är inte dåliga.

Under 1940- till 1970-talen användes pigmenten inom beläggningsindustrin oorganiska pigment och vissa organiska pigment som var lättare att dispergera. Dispergeringsmedel under denna period var ämnen som liknade tensider, med en pigmentförankringsgrupp i ena änden och ett hartskompatibelt segment i den andra änden. De flesta molekyler hade bara en pigmentförankringspunkt.

Ur strukturell synvinkel kan de delas in i tre kategorier:

(1) fettsyraderivat, inklusive fettsyraamider, fettsyraamidsalter och fettsyrapolyetrar. Till exempel de modifierade fettsyrorna med block som utvecklades av BYK 1920-1930, vilka saltades med långkedjiga aminer för att erhålla Anti-Terra U. Det finns också BYK:s P104/104S med högfunktionella ändgrupper baserat på DA-additionsreaktion. BESM® 9116 från Shierli är ett deflockulerande dispergeringsmedel och ett standarddispergeringsmedel inom spackelindustrin. Det har god vätbarhet, sedimentationssäkra egenskaper och lagringsstabilitet. Det kan också förbättra korrosionsskyddande egenskaper och används ofta i korrosionsskyddande primers. BESM® 9104/9104S är också ett typiskt kontrollerat flockuleringsdispergeringsmedel med flera förankringsgrupper. Det kan bilda en nätverksstruktur när det dispergeras, vilket är mycket användbart för att kontrollera pigmentsedimentation och flytande färg. Eftersom råvaror för dispergering av fettsyraderivat inte längre är beroende av petrokemiska råvaror är de förnybara.

(2) Organiska fosforsyraesterpolymerer. Denna typ av dispergeringsmedel har en universell förankringsförmåga för oorganiska pigment. Till exempel är BYK 110/180/111 och BESM® 9110/9108/9101 från Shierli utmärkta dispergeringsmedel för dispergering av titandioxid och oorganiska pigment, med enastående viskositetsreduktion, färgutveckling och lagringsprestanda. Dessutom uppvisar BYK 103 och BESM® 9103 från Shierli båda utmärkta fördelar vad gäller viskositetsreduktion och lagringsstabilitet vid dispergering av mattuppslamningar.

(3) Nonjoniska alifatiska polyetrar och alkylfenolpolyoxietylenetrar. Molekylvikten för denna typ av dispergeringsmedel är i allmänhet mindre än 2000 g/mol, och det fokuserar mer på dispersionen av oorganiska pigment och fyllmedel. De kan hjälpa till att väta pigmenten under slipning, effektivt adsorbera på ytan av oorganiska pigment och förhindra skiktning och utfällning av pigment, och kan kontrollera flockning och förhindra flytande färger. På grund av den låga molekylvikten kan de dock inte ge effektivt steriskt hinder, och de kan inte heller förbättra glansen och distinkten hos färgfilmen. Joniska förankringsgrupper kan inte adsorberas på ytan av organiska pigment.

Högmolekylära dispergeringsmedel
År 1970 började organiska pigment användas i stora mängder. ICI:s ftalocyaninpigment, DuPonts kinakridonpigment, CIBA:s azokondensationspigment, Clariants bensimidazolonpigment etc. industrialiserades alla och kom ut på marknaden på 1970-talet. De ursprungliga lågmolekylära vätmedlen och dispergeringsmedlen kunde inte längre stabilisera dessa pigment, och nya högmolekylära dispergeringsmedel började utvecklas.

Denna typ av dispergeringsmedel har en molekylvikt på 5000-25000 g/mol, med ett stort antal pigmentförankringsgrupper på molekylen. Polymerens huvudkedja ger bred kompatibilitet, och den solvatiserade sidokedjan ger steriskt hinder, så att pigmentpartiklarna är helt deflockulerade och stabila. Högmolekylära dispergeringsmedel kan stabilisera olika pigment och helt lösa problem som flytande färg och flytande färg, särskilt för organiska pigment och kimrök med liten partikelstorlek och enkel flockulering. Högmolekylära dispergeringsmedel är alla deflockulerande dispergeringsmedel med flera pigmentförankringsgrupper på molekylkedjan, vilket kraftigt kan minska färgpastans viskositet, förbättra pigmentets toningsstyrka, färgens glans och livlighet, och förbättra transparensen hos transparenta pigment. I vattenbaserade system har högmolekylära dispergeringsmedel utmärkt vattenbeständighet och förtvålningsbeständighet. Naturligtvis kan högmolekylära dispergeringsmedel också ha vissa biverkningar, vilka huvudsakligen kommer från dispergeringsmedlets aminvärde. Högt aminvärde leder till ökad viskositet hos epoxisystem under lagring; minskad aktiveringstid för tvåkomponentspolyuretaner (med aromatiska isocyanater); minskad reaktivitet hos syrahärdande system; och försvagad katalytisk effekt av koboltkatalysatorer i lufttorkande alkyder.

Ur ett kemiskt strukturellt perspektiv är denna typ av dispergeringsmedel huvudsakligen indelat i tre kategorier:

(1) Polyuretandispergeringsmedel med hög molekylvikt, vilka är typiska polyuretandispergeringsmedel. Till exempel BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063, och den senaste generationen av polyuretandispergeringsmedel BYK 2155 och BESM® 9248. Denna typ av dispergeringsmedel dök upp relativt tidigt och har en bred publik. Det har goda viskositetsreducerings- och färgutvecklingsegenskaper för organiska pigment och kimrök, och blev en gång standarddispergeringsmedel för organiska pigment. Den senaste generationen av polyuretandispergeringsmedel har avsevärt förbättrat både viskositetsreducerings- och färgutvecklingsegenskaper. BYK 170 och BESM® 9107 är mer lämpade för syrakatalyserade system. Dispergeringsmedlet har inget aminvärde, vilket minskar risken för agglomerering under färglagring och påverkar inte färgens torkning.

(2) Polyakrylatdispergeringsmedel. Dessa dispergeringsmedel, såsom BYK 190 och BESM® 9003, har blivit universella standarddispergeringsmedel för vattenbaserade beläggningar.

(3) Hyperförgrenade polymerdispergeringsmedel. De mest använda hyperförgrenade dispergeringsmedlen är Lubrizol 24000 och BESM® 9240, vilka är amider + imider baserade på långkedjiga polyestrar. Dessa två produkter är patenterade produkter som huvudsakligen använder polyesterryggraden för att stabilisera pigment. Deras förmåga att hantera kimrök är fortfarande utmärkt. Polyester kristalliserar dock vid låga temperaturer och kommer också att fällas ut i den färdiga färgen. Detta problem innebär att 24000 endast kan användas i tryckfärger. Det kan trots allt uppvisa mycket god färgutveckling och stabilitet när det används för att sprida kimrök i tryckfärgsindustrin. För att förbättra kristallisationsprestandan dök Lubrizol 32500 och BESM® 9245 upp efter varandra. Jämfört med de två första kategorierna har hyperförgrenade polymerdispergeringsmedel en sfärisk molekylstruktur och högkoncentrerade pigmentaffinitetsgrupper, vanligtvis med enastående färgutveckling och starkare viskositetsreducerande prestanda. Kompatibiliteten hos polyuretandispergeringsmedel kan justeras över ett brett spektrum, huvudsakligen täckande alla alkydhartser från långoljehartser till kortoljehartser, alla mättade polyesterhartser och hydroxylakrylhartser, och kan stabilisera de flesta kimrök och organiska pigment med olika strukturer. Eftersom det fortfarande finns ett stort antal olika kvaliteter mellan molekylvikter 6000-15000, behöver kunderna undersöka kompatibilitet och tillsatt mängd.

Kontrollerbara dispergeringsmedel för fri radikalpolymerisation
Efter 1990 förbättrades marknadens efterfrågan på pigmentdispersion ytterligare och det skedde genombrott inom polymersyntesteknik, och den senaste generationen av kontrollerade friradikalpolymerisationsdispergeringsmedel utvecklades.

Kontrollerbar fri radikalpolymerisation (CFRP) har en exakt utformad struktur, med en förankringsgrupp i ena änden av polymeren och ett solvatiserat segment i den andra änden. CFRP använder samma monomerer som konventionell polymerisation, men eftersom monomererna är arrangerade mer regelbundet på de molekylära segmenten och molekylviktsfördelningen är mer enhetlig, har prestandan hos det syntetiserade polymerdispergeringsmedlet ett kvalitativt språng. Denna effektiva förankringsgrupp förbättrar avsevärt dispergeringsmedlets antivlockuleringsförmåga och pigmentets färgutveckling. Det exakta solvatiserade segmentet ger dispergeringsmedlet en lägre malningsviskositet för färgpastan och en hög pigmenttillsats, och dispergeringsmedlet har en bred kompatibilitet med olika hartsbasmaterial.

Utvecklingen av moderna dispergeringsmedel för beläggningar har en historia på mindre än 100 år. Det finns många typer av dispergeringsmedel för olika pigment och system på marknaden. Den huvudsakliga källan till dispergeringsråvaror är fortfarande petrokemiska råvaror. Att öka andelen förnybara råvaror i dispergeringsmedel är en mycket lovande utvecklingsriktning. Från utvecklingsprocessen för dispergeringsmedel blir dispergeringsmedel allt effektivare. Oavsett om det gäller viskositetsreducerande förmåga eller färgutveckling och andra förmågor som förbättras samtidigt, kommer denna process att fortsätta i framtiden.

Nanjing Reborn New Materials tillhandahållervätmedel för dispergeringsmedel för färger och ytbehandlingar, inklusive några som matchar Disperbyk.