Comment choisir un dispersant ?

I. Sélection de la résine principale pour la dispersion

La résine, en particulier la résine de broyage, joue un rôle clé dans la préparation de la pâte colorée, et le rôle de la résine principale est le suivant :
(1) Disperser et ancrer le pigment.
(2) Stabiliser les particules de pigment qui ont été dispersées et séparées.
Les fonctions susmentionnées de la résine principale peuvent être observées par le biais de certaines expériences, par exemple, la résine alkyde à huile longue, la résine polyamide, la résine aminée, la résine d'aldéhydes et de cétones, la résine acrylique hydroxyle de faible poids moléculaire présentent une bonne capacité de mouillage du pigment, tandis que la résine acrylique hydroxyle de faible poids, la résine acrylique thermoplastique, la résine polyester de poids moléculaire élevé, la résine polyester saturée de poids moléculaire élevé, la résine de copolymérisation vinylique et la résine polyoléfine présentent une faible capacité de mouillage du pigment. les pigments sont peu mouillables. Le même pigment présente différentes phases de couleur dans différents systèmes de résine. Presque tous les noirs de carbone, les pigments organiques et les oxydes de fer transparents modifient leurs phases colorées, en particulier les phases colorées diffusantes, en fonction des systèmes de résine. Par conséquent, le choix du bon dispersant dans le système de résine principal déterminé sert non seulement à disperser et à stabiliser le pigment, mais aussi à ajuster le pigment pour obtenir la couleur correcte dont nous avons besoin, comme l'obscurité, la transparence, la couleur de la lumière à 45°, etc. Par conséquent, l'adéquation raisonnable entre le dispersant et la résine comprend les éléments suivants
①Compatibilité (essai sur échantillon, vérification de la compatibilité après élimination du solvant)
② Le comportement de réduction de la viscosité du dispersant dans le système de résine pour déterminer le pigment (essai au viscosimètre rotatif).
③Comportement d'étalement de la couleur du dispersant dans le système de résine sur le pigment défini (grattage et comparaison des couleurs).
④Stabilité de stockage (méthode de la plaque d'écoulement)
Lorsque le système de résine change, les performances susmentionnées du dispersant changent en conséquence. Ces changements doivent être déterminés par des tests d'application.
En général, il n'est pas facile de résumer un principe d'application simple. Pour le système de résine plus le facteur pigment, le choix du dispersant devient un trop grand nombre de paramètres. Il est donc nécessaire de prendre en compte non seulement la combinaison de la résine hôte et du dispersant, mais aussi la nature du pigment et de la charge.

Deuxièmement, pour le choix du pigment de remplissage

Noir de carbone et pigments organiques
Comme indiqué précédemment, il existe de nombreux types et variétés de pigments industriels. L'industrie des pigments les classe en pigments organiques et en pigments inorganiques. Dans l'industrie de la peinture, l'oxyde de fer transparent et le noir de carbone sont souvent considérés comme des pigments difficiles à disperser, au même titre que les pigments organiques.
Nous avons fait une distinction supplémentaire entre les pigments difficiles à disperser en examinant la force de leurs liaisons hydrogène.
Dans nos expériences, nous observons clairement de tels résultats de dispersion.
Dans un système de résine fixe, si un dispersant donne de bons résultats avec le noir de carbone, il stabilisera souvent les pigments de phtalocyanine en même temps et, inévitablement, présentera de faibles propriétés de dispersion avec d'autres pigments organiques tels que le rouge DPP. D'autre part, si un dispersant peut très bien disperser et stabiliser le rouge DPP, le violet organique et d'autres pigments, il est généralement utilisé pour disperser le noir de carbone afin d'obtenir la phase brun-rouge peu appréciée, et la capacité de réduction de la viscosité des pigments de phtalocyanine n'est pas suffisante. Ce type de phénomène s'applique à presque toutes les résines dispersantes et à tous les dispersants. Il y a très peu de dispersants qui peuvent montrer une très bonne performance pour les deux catégories susmentionnées de pigments difficiles à disperser en même temps. Il arrive toujours qu'un groupe soit très bon et que l'autre soit légèrement médiocre.
La raison principale est le nombre et la force de la structure de liaison hydrogène du pigment lui-même.
Le noir de carbone, le bleu de phtalocyanine et d'autres pigments, la principale force d'interaction entre les pigments n'est pas dominée par la liaison hydrogène, mais par d'autres forces, telles que l'effet de couplage entre les molécules de la couche de noir de carbone, l'effet de couplage de la structure de la phtalocyanine, le rôle des halogènes. Les groupes polaires présents dans leur traitement de surface sont indépendants de la structure du pigment lui-même.
Les pigments organiques rouges et violets, représentés par le DPP, ont une forte liaison hydrogène dans la conception du pigment lui-même, ce qui améliore la performance du pigment et affecte directement l'effet du dispersant sur le pigment, et les groupes polaires à l'interface sont impliqués dans la liaison hydrogène du pigment lui-même. Les groupes polaires à l'interface sont impliqués dans la liaison hydrogène du pigment lui-même, ce qui est confirmé par le post-traitement du pigment.
Par conséquent, il n'est pas facile d'obtenir des résultats optimaux avec deux types de pigments différents ayant des effets intrinsèques différents en même temps en utilisant une seule structure de dispersant. Sur la base de cette théorie, il est également possible de déterminer à quel côté du pigment un pigment appartient par sa structure. Par exemple, un pigment isoindolinone devrait appartenir au groupe noir de carbone-phtalocyanine. Le rouge de toluidine, quant à lui, devrait appartenir à ce dernier groupe.
Dans la sélection pratique des dispersants, les meilleurs résultats pour le premier groupe de pigments difficiles à disperser sont obtenus avec des systèmes de résine facilement compatibles. Toutefois, si la compatibilité des résines est médiocre, par exemple pour les acryliques thermoplastiques, il faut passer à un nouveau dispersant à base de polyacrylate. Pour la deuxième catégorie de pigments fortement liés à l'hydrogène, les PU, polyester et polyacrylates hautement polaires, de bons résultats peuvent être obtenus. Ce n'est que dans le système de faible compatibilité que le PU et le polyester à haute polarité sont limités. Dans ce cas, il est nécessaire de passer à un dispersant polyacrylate modifié.
● La noirceur du noir de carbone
La noirceur du noir de carbone est un sujet extrêmement important lorsqu'il est question de dispersants et est le plus souvent abordé.
La pratique montre que la détection instrumentale n'est pas aussi précise que l'inspection visuelle ; sous différentes lumières, la noirceur varie ; sous différents angles, la noirceur varie ; différents dispersants choisiront différents noirs de carbone pour donner différentes noirceurs ; un mélange maître de noir de carbone à forte noirceur n'améliore pas nécessairement le pouvoir colorant.
Tout ceci est facile à expliquer. La structure lamellaire transparente du noir de carbone + la capacité du noir de carbone à absorber la lumière. La structure lamellaire transparente du

3. Dioxyde de titane
Au début, tout le monde pensait que le dioxyde de titane était si facile à disperser qu'il pouvait être utilisé avec ou sans dispersants. Cependant, lors du mélange avec d'autres pigments difficiles à disperser, le dioxyde de titane sera impliqué dans la couleur flottante ; lors de la préparation d'un blanc pur de haut niveau, le dioxyde de titane présentera un voile ; dans les produits à exigences spéciales, le dioxyde de titane doit avoir une couverture et une blancheur excellentes, et il n'est pas autorisé à jaunir à haute température ; de nombreuses occasions industrielles courantes sont réticentes à utiliser du dioxyde de titane de haut niveau coûteux, ou même à utiliser le dioxyde de titane comme pigment de substitution ; les problèmes ci-dessus ont incité l'industrie auxiliaire à prêter attention à la dispersion du dioxyde de titane.
4. Oxyde de fer transparent
La taille des particules d'oxyde de fer transparent est de l'ordre du nanomètre, et sa surface est amphotère, il semble être facilement dispersé lorsque la concentration de pigment est faible, et la viscosité de la pâte colorée est très faible, mais il n'est pas facile d'obtenir la meilleure transparence ; et une fois qu'elle dépasse légèrement la concentration critique du pigment, la pâte colorée s'épaissit immédiatement au point de ne plus pouvoir être remuée, ce qui entraîne une perte d'efficacité du moulin à sable.
La transparence de l'oxyde de fer, un peu comme la noirceur du noir de carbone, semble toujours continuer à s'améliorer. Nos expériences ont montré qu'un échantillon que nous considérons déjà comme ayant une bonne transparence peut encore présenter un voile important lorsqu'il est observé à 45° ;
Alors, quelle est la meilleure solution ? Cette question est un autre dilemme difficile à résoudre.
Les fabricants d'additifs proposent également leurs propres programmes. Les recommandations publiées en témoignent.
Outre la sélectivité due aux différences entre les systèmes de résine, il existe plus d'une solution recommandée.
5. Poudre de matage
La poudre de matage elle-même n'est pas difficile à disperser. Elle est prémicronisée au moment de la fabrication. Certaines ont un traitement de surface à la cire, d'autres non, avec des groupes hydroxyles polaires. Toutefois, le problème de la dispersion des poudres de matage découle des exigences de l'application.
Certains exigent que les revêtements mats puissent être adaptés à une variété de méthodes d'application avec une formulation unique, par exemple le brossage par pulvérisation pour une brillance constante ;
Certains exigent que l'uniformité du matelas ne soit pas affectée par des conditions de température et d'humidité élevées ;
Il y a des exigences pour les conditions de faible viscosité, la poudre de matage a le plus petit tassement ;
Certains exigent la plus grande transparence ;
Certains exigent une excellente résistance au frottement, et l'introduction de poudre de quartz dure, il faut donc les disperser ensemble, etc.
Cela a conduit à une modification conséquente des dispersants. Des agents mouillants et dispersants traditionnels aux dispersants PU à base de polymères spéciaux, en passant par les esters de phosphate, les sels d'amine des esters de phosphate et d'autres polymères spéciaux, tous ont été utilisés pour disperser les poudres de matage. Lequel est le meilleur ? Comme nous l'avons déjà mentionné, cela dépend de la manière dont vous l'utilisez. Il ne faut pas s'attendre à ce qu'un seul dispersant réponde à toutes les exigences susmentionnées en même temps.
En principe, un agent mouillant améliore la capacité d'écoulement du système final ; un dispersant à masse moléculaire relative élevée empêche la sédimentation et contrôle le mouvement de la poudre de matage à travers le film humide, de sorte qu'elle peut être plus facilement orientée pour donner un matage uniforme.
6. Pigments métalliques pailletés tels que la poudre d'aluminium et la poudre nacrée
Une solution courante consiste à utiliser un agent mouillant.
Ils peuvent également être dispersés à l'aide de dispersants polymères compatibles avec la résine. Il faut également contrôler leur mouvement. Il existe des exemples de formulations réussies pour ces produits.
7. Dioxyde de titane à l'échelle nanométrique et autres nano-dispersions
Dans ce cas, les PU polymères donnent le meilleur effet stabilisant s'ils sont compatibles. Dans le cas contraire, un dispersant à base d'acrylique est nécessaire.
8. Détermination d'un dispersant principal
En général, dans un système défini de résine et de solvant, MANTOS recommande cette méthode pour sélectionner un dispersant principal approprié :
Tout d'abord, la dispersion de quatre pigments : noir de carbone hautement pigmenté, dioxyde de titane, rouge DPP et rouge d'oxyde de fer ordinaire.
① Évaluer si le dispersant présente des difficultés dans la préparation de ces quatre mélanges-maîtres réguliers, par exemple si le comportement de réduction de la viscosité est suffisant.
② Évaluer la force d'étalement des couleurs.
(iii) Évaluer la stabilité du stockage (plaque d'écoulement et stockage thermique).
Si un dispersant peut montrer une bonne capacité de dispersion pour les quatre pigments susmentionnés dans ce système particulier, alors il est fondamentalement compétent pour divers autres pigments. Il peut alors être choisi comme dispersant principal pour le système. Bien entendu, des exceptions peuvent encore être faites pour des pigments spéciaux tels que les pigments d'oxyde de fer transparents.
Cette méthode peut également être utilisée pour évaluer la performance combinée de deux dispersants différents afin de trouver le bon type de pigment pour l'application.