In บทความล่าสุดเราได้แนะนำการเกิดขึ้นของสารกระจายตัว กลไกและหน้าที่บางประการของสารกระจายตัว ในบทนี้ เราจะสำรวจประเภทของสารกระจายตัวในช่วงเวลาต่างๆ พร้อมประวัติการพัฒนาของสารกระจายตัว

สารทำให้เปียกและกระจายตัวที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำแบบดั้งเดิม
สารกระจายตัวที่เก่าแก่ที่สุดคือเกลือไตรเอทาโนลามีนของกรดไขมัน ซึ่งออกสู่ตลาดเมื่อประมาณ 100 ปีที่แล้ว สารกระจายตัวชนิดนี้มีประสิทธิภาพและประหยัดมากในการใช้งานสีอุตสาหกรรมทั่วไป ไม่ใช่เรื่องที่เป็นไปไม่ได้ที่จะใช้ และประสิทธิภาพเริ่มต้นในระบบอัลคิดน้ำมันปานกลางก็ไม่เลว

ในช่วงปี ค.ศ. 1940 ถึง 1970 เม็ดสีที่ใช้ในอุตสาหกรรมเคลือบเป็นเม็ดสีอนินทรีย์และเม็ดสีอินทรีย์บางชนิดที่กระจายตัวได้ง่ายกว่า สารกระจายตัวในช่วงเวลานี้เป็นสารที่คล้ายกับสารลดแรงตึงผิว โดยมีกลุ่มยึดเม็ดสีอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งและส่วนที่เข้ากันได้กับเรซินอยู่ที่ปลายอีกด้านหนึ่ง โมเลกุลส่วนใหญ่มีจุดยึดเม็ดสีเพียงจุดเดียว

จากมุมมองเชิงโครงสร้างสามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภท:

(1) อนุพันธ์ของกรดไขมัน รวมถึงอะไมด์ของกรดไขมัน เกลืออะไมด์ของกรดไขมัน และโพลีเอเธอร์ของกรดไขมัน ตัวอย่างเช่น กรดไขมันที่ดัดแปลงด้วยบล็อกที่พัฒนาโดย BYK ในปี 1920-1930 ซึ่งถูกโรยเกลือด้วยอะไมด์สายยาวเพื่อให้ได้ Anti-Terra U นอกจากนี้ยังมี P104/104S ของ BYK ที่มีกลุ่มปลายที่มีฟังก์ชันสูงโดยอาศัยปฏิกิริยาการเติม DA BESM® 9116 จาก Shierli เป็นสารกระจายตัวที่แยกตัวออกจากกลุ่มและเป็นสารกระจายตัวมาตรฐานในอุตสาหกรรมปูนปลาสเตอร์ สารนี้มีคุณสมบัติในการเปียกได้ดี ป้องกันการตกตะกอน และความเสถียรในการจัดเก็บ นอกจากนี้ยังสามารถปรับปรุงคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนได้ และใช้กันอย่างแพร่หลายในไพรเมอร์ป้องกันการกัดกร่อน BESM® 9104/9104S ยังเป็นสารกระจายตัวแบบแยกตัวที่ควบคุมได้ทั่วไปที่มีกลุ่มยึดหลายกลุ่ม เมื่อกระจายตัว สามารถสร้างโครงสร้างเครือข่าย ซึ่งมีประโยชน์มากในการควบคุมการตกตะกอนของเม็ดสีและสีลอย เนื่องจากวัตถุดิบกระจายตัวที่ได้จากกรดไขมันไม่ต้องพึ่งพาวัตถุดิบจากปิโตรเคมีอีกต่อไป จึงสามารถหมุนเวียนได้

(2) พอลิเมอร์เอสเทอร์กรดฟอสฟอริกอินทรีย์ สารกระจายตัวประเภทนี้มีความสามารถในการยึดเกาะสากลสำหรับเม็ดสีอนินทรีย์ ตัวอย่างเช่น BYK 110/180/111 และ BESM® 9110/9108/9101 จาก Shierli เป็นสารกระจายตัวที่ยอดเยี่ยมสำหรับการกระจายไททาเนียมไดออกไซด์และเม็ดสีอนินทรีย์ โดยมีคุณสมบัติในการลดความหนืด การพัฒนาสี และประสิทธิภาพในการจัดเก็บที่โดดเด่น นอกจากนี้ BYK 103 และ BESM® 9103 จาก Shierli ทั้งสองยังแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบในการลดความหนืดที่ยอดเยี่ยมและความเสถียรในการจัดเก็บเมื่อทำการกระจายสารละลายแบบด้าน

(3) โพลีอีเธอร์อะลิฟาติกที่ไม่ใช่ไอออนิกและโพลีออกซีเอทิลีนอีเธอร์อัลคิลฟีนอล โดยทั่วไปแล้วน้ำหนักโมเลกุลของสารกระจายตัวประเภทนี้จะน้อยกว่า 2,000 กรัมต่อโมล และเน้นที่การกระจายตัวของเม็ดสีและสารตัวเติมอนินทรีย์มากกว่า สารเหล่านี้สามารถช่วยทำให้เม็ดสีเปียกในระหว่างการบด ดูดซับบนพื้นผิวของเม็ดสีอนินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และป้องกันการแตกชั้นและการตกตะกอนของเม็ดสี และสามารถควบคุมการจับตัวเป็นก้อนและป้องกันสีลอยได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีน้ำหนักโมเลกุลที่เล็ก จึงไม่สามารถให้การขัดขวางทางสเตอริกที่มีประสิทธิภาพได้ และไม่สามารถปรับปรุงความเงาและความคมชัดของฟิล์มสีได้ กลุ่มยึดเกาะไอออนิกไม่สามารถดูดซับบนพื้นผิวของเม็ดสีอินทรีย์ได้

สารกระจายตัวที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง
ในปี 1970 เริ่มมีการใช้เม็ดสีอินทรีย์ในปริมาณมาก เม็ดสีฟทาโลไซยานินของ ICI เม็ดสีควินาคริโดนของ DuPont เม็ดสีคอนเดนเซชันอะโซของ CIBA เม็ดสีเบนซิมิดาโซโลนของ Clariant ฯลฯ ล้วนถูกผลิตขึ้นในเชิงอุตสาหกรรมและเข้าสู่ตลาดในช่วงทศวรรษ 1970 ตัวแทนการทำให้เปียกและกระจายตัวที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำเดิมไม่สามารถทำให้เม็ดสีเหล่านี้คงตัวได้อีกต่อไป จึงเริ่มมีการพัฒนาสารกระจายตัวที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงชนิดใหม่

สารกระจายตัวประเภทนี้มีน้ำหนักโมเลกุล 5,000-25,000 กรัม/โมล โดยมีกลุ่มยึดเม็ดสีจำนวนมากบนโมเลกุล โซ่หลักของพอลิเมอร์ให้ความเข้ากันได้กว้าง และโซ่ข้างที่มีตัวทำละลายให้การขัดขวางแบบสเตอริก ทำให้อนุภาคของเม็ดสีอยู่ในสถานะแยกตัวและเสถียรอย่างสมบูรณ์ สารกระจายตัวที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงสามารถทำให้เม็ดสีต่างๆ เสถียรและแก้ปัญหาต่างๆ เช่น สีลอยและลอยได้อย่างสมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเม็ดสีอินทรีย์และคาร์บอนแบล็กที่มีขนาดอนุภาคเล็กและจับตัวเป็นก้อนได้ง่าย สารกระจายตัวที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงทั้งหมดเป็นสารกระจายตัวที่แยกตัวเป็นก้อนโดยมีกลุ่มยึดเม็ดสีหลายกลุ่มบนโซ่โมเลกุล ซึ่งสามารถลดความหนืดของสีได้อย่างมาก ปรับปรุงความแข็งแรงของเม็ดสี ความเงาและความสดใสของสี และปรับปรุงความโปร่งใสของเม็ดสีโปร่งใส ในระบบที่ใช้น้ำ สารกระจายตัวที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงจะมีคุณสมบัติกันน้ำและทนต่อการสะพอนิฟิเคชันได้ดีเยี่ยม แน่นอนว่าสารกระจายตัวที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงอาจมีผลข้างเคียงบางอย่าง ซึ่งส่วนใหญ่มาจากค่าเอมีนของสารกระจายตัว ค่าเอมีนที่สูงจะทำให้ความหนืดของระบบอีพอกซีเพิ่มขึ้นระหว่างการจัดเก็บ ลดระยะเวลาการทำงานของโพลียูรีเทนสององค์ประกอบ (โดยใช้ไอโซไซยาเนตอะโรมาติก) ลดปฏิกิริยาของระบบการบ่มด้วยกรด และประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์ในอัลคิดที่ทำให้แห้งในอากาศลดลง

จากมุมมองของโครงสร้างทางเคมี สารกระจายตัวนี้แบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลักๆ ดังนี้

(1) สารกระจายตัวโพลียูรีเทนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง ซึ่งเป็นสารกระจายตัวโพลียูรีเทนทั่วไป ตัวอย่างเช่น BYK 160/161/163/164, BESM® 9160/9161/9163/9164, EFKA 4060/4061/4063 และสารกระจายตัวโพลียูรีเทนรุ่นล่าสุด BYK 2155 และ BESM® 9248 สารกระจายตัวประเภทนี้ปรากฏขึ้นค่อนข้างเร็วและมีผู้นำไปใช้เป็นจำนวนมาก สารนี้มีคุณสมบัติในการลดความหนืดและพัฒนาสีได้ดีสำหรับเม็ดสีอินทรีย์และคาร์บอนแบล็ก และเคยกลายเป็นสารกระจายตัวมาตรฐานสำหรับเม็ดสีอินทรีย์ สารกระจายตัวโพลียูรีเทนรุ่นล่าสุดได้ปรับปรุงคุณสมบัติในการลดความหนืดและพัฒนาสีได้อย่างมีนัยสำคัญ BYK 170 และ BESM® 9107 เหมาะสมกว่าสำหรับระบบที่เร่งปฏิกิริยาด้วยกรด สารกระจายตัวไม่มีค่าเอมีน ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการจับตัวเป็นก้อนระหว่างการเก็บสี และไม่ส่งผลกระทบต่อการแห้งของสี

(2) สารกระจายตัวโพลีอะคริเลต สารกระจายตัวเหล่านี้ เช่น BYK 190 และ BESM® 9003 กลายมาเป็นสารกระจายตัวมาตรฐานสากลสำหรับสารเคลือบบนฐานน้ำ

(3) สารกระจายตัวโพลีเมอร์ไฮเปอร์แบรนช์ สารกระจายตัวโพลีเมอร์ไฮเปอร์แบรนช์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือ Lubrizol 24000 และ BESM® 9240 ซึ่งเป็นอะไมด์ + อิไมด์ที่ผลิตจากโพลีเอสเตอร์สายยาว ผลิตภัณฑ์ทั้งสองนี้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้รับสิทธิบัตรซึ่งส่วนใหญ่อาศัยโครงโพลีเอสเตอร์เพื่อทำให้เม็ดสีเสถียร ความสามารถในการจัดการกับคาร์บอนแบล็กยังคงยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตาม โพลีเอสเตอร์จะตกผลึกที่อุณหภูมิต่ำและจะตกตะกอนในสีสำเร็จรูปด้วย ปัญหานี้หมายความว่า 24000 ใช้ได้เฉพาะในหมึกเท่านั้น ท้ายที่สุดแล้ว มันสามารถแสดงการพัฒนาสีและความเสถียรที่ดีมากเมื่อใช้เพื่อกระจายคาร์บอนแบล็กในอุตสาหกรรมหมึก เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการตกผลึก Lubrizol 32500 และ BESM® 9245 จึงปรากฏขึ้นทีละตัว เมื่อเปรียบเทียบกับสองประเภทแรก สารกระจายตัวโพลีเมอร์ไฮเปอร์แบรนช์มีโครงสร้างโมเลกุลทรงกลมและกลุ่มความสัมพันธ์ของเม็ดสีที่มีความเข้มข้นสูง โดยปกติจะมีการพัฒนาสีที่โดดเด่นและมีประสิทธิภาพในการลดความหนืดที่แข็งแกร่งกว่า ความเข้ากันได้ของสารกระจายโพลียูรีเทนสามารถปรับได้ในช่วงกว้าง โดยครอบคลุมเรซินอัลคิดทั้งหมดตั้งแต่น้ำมันยาวไปจนถึงน้ำมันสั้น เรซินโพลีเอสเตอร์อิ่มตัวทั้งหมด และเรซินอะคริลิกไฮดรอกซิล และสามารถทำให้คาร์บอนแบล็กและเม็ดสีอินทรีย์ส่วนใหญ่ที่มีโครงสร้างต่างๆ มีเสถียรภาพมากขึ้น เนื่องจากยังมีเกรดต่างๆ มากมายระหว่างน้ำหนักโมเลกุล 6,000 ถึง 15,000 ลูกค้าจึงต้องคัดกรองความเข้ากันได้และปริมาณการเติม

สารกระจายตัวของอนุมูลอิสระที่ควบคุมได้
หลังจากปี 1990 ความต้องการของตลาดสำหรับการกระจายเม็ดสีได้รับการปรับปรุงดีขึ้นและมีความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการสังเคราะห์โพลิเมอร์ และสารกระจายโพลิเมอไรเซชันอนุมูลอิสระแบบควบคุมรุ่นล่าสุดก็ได้รับการพัฒนา

การเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระที่ควบคุมได้ (CFRP) มีโครงสร้างที่ออกแบบอย่างแม่นยำ โดยมีกลุ่มยึดที่ปลายด้านหนึ่งของพอลิเมอร์และส่วนตัวทำละลายที่ปลายอีกด้านหนึ่ง CFRP ใช้โมโนเมอร์เดียวกันกับการเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบธรรมดา แต่เนื่องจากโมโนเมอร์ถูกจัดเรียงอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นบนส่วนโมเลกุลและการกระจายน้ำหนักโมเลกุลมีความสม่ำเสมอมากขึ้น ประสิทธิภาพของสารกระจายตัวพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์ขึ้นจึงก้าวกระโดดในเชิงคุณภาพ กลุ่มยึดที่ทรงประสิทธิภาพนี้ช่วยปรับปรุงความสามารถในการป้องกันการตกตะกอนของสารกระจายตัวและการพัฒนาสีของเม็ดสีได้อย่างมาก ส่วนตัวทำละลายที่แม่นยำทำให้สารกระจายตัวมีความหนืดในการบดสีที่ต่ำลงและมีการเติมเม็ดสีในปริมาณมาก และสารกระจายตัวยังมีความเข้ากันได้ดีกับวัสดุฐานเรซินต่างๆ

การพัฒนาสารกระจายตัวเคลือบสมัยใหม่มีประวัติมาไม่ถึง 100 ปี มีสารกระจายตัวหลายประเภทสำหรับเม็ดสีและระบบต่างๆ ในท้องตลาด แหล่งวัตถุดิบสารกระจายตัวหลักยังคงเป็นวัตถุดิบปิโตรเคมี การเพิ่มสัดส่วนของวัตถุดิบหมุนเวียนในสารกระจายตัวถือเป็นแนวทางการพัฒนาที่มีแนวโน้มดีมาก จากกระบวนการพัฒนาสารกระจายตัว สารกระจายตัวมีประสิทธิภาพมากขึ้นเรื่อยๆ ไม่ว่าจะเป็นความสามารถในการลดความหนืดหรือการพัฒนาสีและความสามารถอื่นๆ ที่กำลังปรับปรุงไปพร้อมๆ กัน กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปในอนาคต

Nanjing Reborn New Materials จัดเตรียม...สารกระจายตัวแบบเปียกสำหรับสีและสารเคลือบรวมถึงบางส่วนที่ตรงกับ Disperbyk