Come scegliere un disperdente?

Risposta rapida: Per quanto riguarda le proprietà di bagnatura, livellamento, antischiuma e dispersione, i formulisti solitamente confrontano prestazioni ed effetti collaterali, poiché correggere eccessivamente un problema della superficie può facilmente crearne un altro.

I. Selezione della resina principale per la dispersione

La resina, in particolare quella per la macinazione, svolge un ruolo fondamentale nella preparazione della pasta colorata; il ruolo della resina principale è il seguente:
(1) Per disperdere e ancorare il pigmento.
(2) Stabilizzare le particelle di pigmento che sono state disperse e segregate.
Le funzioni sopra descritte delle resine principali possono essere osservate attraverso alcuni esperimenti, ad esempio, le resine alchidiche a olio lungo, le resine poliammidiche, le resine amminiche, le resine aldeidiche e chetoniche, le resine acriliche idrossiliche a basso peso molecolare mostrano una buona capacità di bagnare il pigmento, mentre le resine acriliche a basso idrossilico, le resine acriliche termoplastiche, le resine poliesteri ad alto peso molecolare, le resine poliesteri sature ad alto peso molecolare, le resine di copolimerizzazione vinilica e le resine poliolefiniche mostrano una scarsa capacità di bagnare il pigmento. i pigmenti sono poco bagnabili. Lo stesso pigmento presenta fasi cromatiche diverse in sistemi di resina diversi. Quasi tutti i neri di carbonio, i pigmenti organici e gli ossidi di ferro trasparenti cambiano le loro fasi di colore, in particolare le fasi di colore di diffusione, con sistemi di resina diversi. Pertanto, la scelta del disperdente giusto nel sistema di resina principale determinato non serve solo a disperdere e stabilizzare il pigmento, ma anche a regolare il pigmento per raggiungere il colore corretto di cui abbiamo bisogno, come la scurezza, la trasparenza, il colore chiaro a 45°, ecc. Pertanto, l'abbinamento ragionevole tra disperdente e resina comprende
①Compatibilità (test a campione, verificare la compatibilità dopo la rimozione del solvente)
② Il comportamento di riduzione della viscosità del disperdente nel sistema di resine per determinare il pigmento (test con viscosimetro a rotazione).
③ Comportamento di diffusione del colore del disperdente nel sistema di resine al pigmento definito (raschiatura e confronto cromatico).
④Stabilità di stoccaggio (metodo della piastra di flusso)
Quando il sistema di resine cambia, le prestazioni del disperdente cambiano di conseguenza. Tali cambiamenti devono essere determinati da test applicativi.
In generale, non è facile riassumere un semplice principio di applicazione. Per il sistema di resine più il fattore pigmento, la scelta del disperdente diventa un numero eccessivo di parametri. Pertanto, è necessario considerare non solo la combinazione della resina ospite e del disperdente, ma anche la natura del pigmento e del riempitivo.

In secondo luogo, per la scelta del pigmento di riempimento

Nerofumo e pigmenti organici
Come già detto, esistono molti tipi e varietà di pigmenti industriali. L'industria dei pigmenti li classifica in pigmenti organici e pigmenti inorganici. Nell'industria delle vernici, l'ossido di ferro trasparente e il nerofumo sono spesso considerati pigmenti di difficile dispersione insieme ai pigmenti organici.
Abbiamo fatto un'ulteriore distinzione tra i pigmenti difficili da disperdere osservando la forza dei loro legami idrogeno.
Nei nostri esperimenti, vediamo chiaramente questi risultati di dispersione.
In un sistema di resine fisse, se un disperdente si comporta bene con il nerofumo, spesso stabilizza allo stesso tempo i pigmenti di ftalocianina e, inevitabilmente, mostra deboli proprietà disperdenti con altri pigmenti organici come il rosso DPP. D'altra parte, se un disperdente è in grado di disperdere e stabilizzare molto bene il rosso DPP, il viola organico e altri pigmenti, di solito viene utilizzato per disperdere il nero di carbonio per ottenere l'antipatica fase rosso-bruna, e la capacità di riduzione della viscosità dei pigmenti ftalocianici non è sufficiente. Questo tipo di fenomeno si applica a quasi tutte le resine disperdenti e a tutti i disperdenti. Sono pochissimi i disperdenti che possono mostrare prestazioni estremamente buone per entrambe le categorie di pigmenti difficili da disperdere allo stesso tempo. È sempre il caso che un gruppo sia molto buono e l'altro leggermente scarso.
Il motivo principale è il numero e la forza della struttura di legame idrogeno del pigmento stesso.
Il nero carbone, il blu ftalocianina e altri pigmenti, la principale forza di interazione tra i pigmenti non è dominata dal legame idrogeno, ma da altre forze, come l'effetto di accoppiamento tra le molecole dello strato di nero carbone, l'effetto di accoppiamento della struttura della ftalocianina, il ruolo degli alogeni. Inoltre, i gruppi polari presenti nel trattamento della superficie hanno un'indipendenza rispetto alla struttura del pigmento stesso.
I pigmenti organici rossi e viola, rappresentati da DPP, hanno un forte legame idrogeno nella struttura del pigmento stesso, che migliora le prestazioni del pigmento e influisce direttamente sull'effetto del disperdente sul pigmento, e i gruppi polari all'interfaccia sono coinvolti nel legame idrogeno del pigmento stesso. Ciò è confermato dalla post-elaborazione del pigmento.
Di conseguenza, non è facile ottenere risultati ottimali con due diversi tipi di pigmenti con effetti intrinseci differenti utilizzando un'unica struttura di disperdente. Sulla base di questa teoria, è anche possibile determinare il lato del pigmento a cui appartiene un pigmento in base alla sua struttura. Ad esempio, un pigmento isoindolinonico dovrebbe appartenere al gruppo nerofumo-ftalocianina. Il rosso di toluidina dovrebbe appartenere a quest'ultimo.
Nella selezione pratica dei disperdenti, i migliori risultati per il primo gruppo di pigmenti difficili da disperdere si ottengono con sistemi di resine facilmente compatibili. Tuttavia, se la compatibilità delle resine è scarsa, ad esempio le acriliche termoplastiche, è necessario passare a un nuovo disperdente poliacrilico. Per la seconda categoria di pigmenti fortemente legati all'idrogeno, PU, poliestere e poliacrilato altamente polari, si possono ottenere buoni risultati. Solo nel sistema di scarsa compatibilità, PU e poliestere ad alta polarità sono limitati. In questo caso, è necessario passare al disperdente poliacrilato modificato.
Il nero del nerofumo
Il nero di carbonio è un argomento estremamente importante quando si parla di disperdenti e viene discusso più spesso.
La pratica finora dimostra che la rilevazione strumentale non è accurata come l'ispezione visiva; sotto diverse luci, il nero varia; sotto diverse angolazioni, il nero varia; diversi disperdenti sceglieranno diversi neri di carbonio per dare diverso nero; il masterbatch di nero di carbonio con alto nero non migliora necessariamente il potere colorante.
Tutto questo è facile da spiegare. La struttura lamellare trasparente del nero carbone + la capacità del nero carbone di assorbire la luce. La struttura lamellare trasparente in

3. Biossido di titanio
All'inizio tutti pensavano che il biossido di titanio fosse così facile da disperdere da poter essere utilizzato con o senza disperdenti. Tuttavia, quando si compone con altri pigmenti difficili da disperdere, il biossido di titanio sarà coinvolto in un colore fluttuante; quando si prepara un bianco puro di alto livello, il biossido di titanio avrà una foschia; nei prodotti con requisiti speciali, il biossido di titanio deve avere un'eccellente copertura e bianchezza, e non può ingiallire ad alta temperatura; molte occasioni industriali comuni sono riluttanti a utilizzare il costoso biossido di titanio di alto livello, o addirittura a utilizzare il biossido di titanio come pigmento sostitutivo; i problemi di cui sopra hanno suscitato l'industria ausiliaria a prestare attenzione alla dispersione del biossido di titanio.
4. Ossido di ferro trasparente
Le dimensioni delle particelle dell'ossido di ferro trasparente sono dell'ordine dei nanometri e la sua superficie è anfotera; sembra che si disperda facilmente quando la concentrazione di pigmento è bassa e la viscosità della pasta colorata è molto bassa, ma la trasparenza non è facile da ottenere al meglio; inoltre, una volta superata di poco la concentrazione critica del pigmento, la pasta colorata si addensa immediatamente al punto da non poter essere mescolata, con conseguente perdita di efficienza del mulino a sabbia.
La trasparenza dell'ossido di ferro, un po' come il nero del nerofumo, sembra sempre migliorare. I nostri esperimenti hanno dimostrato che un campione che consideriamo già di buona trasparenza può ancora presentare una forte foschia se osservato a 45°;
Quindi, cosa è meglio usare? Questa domanda è un altro dilemma sfuggente.
Anche le aziende produttrici di additivi stanno fornendo i propri programmi. Questo si evince dalle raccomandazioni pubblicate.
Oltre alla selettività dovuta alle differenze tra i sistemi di resina, esiste più di una soluzione consigliata.
5. Polvere per stuoie
La polvere di opacizzazione di per sé non è difficile da disperdere. È pre-micronizzata al momento della produzione. Alcune hanno un trattamento superficiale con cera, altre no, con gruppi idrossilici polari. Tuttavia, il problema della dispersione delle polveri di stuoia deriva dai requisiti dell'applicazione.
Alcuni richiedono che i rivestimenti opachi possano essere adattati a diversi metodi di applicazione con un'unica formulazione, ad esempio la spazzolatura a spruzzo per ottenere una brillantezza costante;
Alcuni richiedono che l'uniformità della stuoia non venga compromessa in condizioni di temperatura e umidità elevate;
Esistono requisiti per condizioni di bassa viscosità, la polvere opacizzante ha l'assestamento più piccolo;
Alcuni richiedono la massima trasparenza;
Alcuni richiedono un'eccellente resistenza all'attrito e l'introduzione di polvere di quarzo dura, per cui è necessario disperderla insieme, e così via.
Questo ha portato a un conseguente cambiamento nei disperdenti. Dagli agenti bagnanti e disperdenti tradizionali, ai disperdenti PU con polimeri speciali, agli esteri di fosfato, ai sali amminici degli esteri di fosfato, ad altri polimeri speciali, tutti sono stati utilizzati per disperdere le polveri opacizzanti. Qual è il migliore? Come già detto, dipende dalle esigenze. Non si può pretendere che un solo disperdente risolva contemporaneamente tutti i requisiti di cui sopra.
In linea di principio, un agente umettante migliora la fluidità del sistema finale; un disperdente ad alta massa molecolare relativa impedisce la sedimentazione e controlla il movimento della polvere opacizzante attraverso il film umido, in modo che possa essere orientata più facilmente per ottenere un'opacizzazione uniforme.
6. Pigmenti glitterati metallici come polvere di alluminio e polvere perlescente
Una soluzione comune è un agente umettante.
Possono anche essere dispersi con disperdenti polimerici compatibili con la resina. Inoltre, controllano il loro movimento. Esistono esempi di formulazioni di successo per queste sostanze.
7. Biossido di titanio in nanoscala e altre nano-dispersioni
In questo caso, i PU polimerici danno il miglior effetto stabilizzante se sono compatibili. In caso contrario, è necessario un disperdente a base acrilica.
8. Determinazione di un disperdente principale
In generale, in un sistema definito di resina e solvente, MANTOS raccomanda questo metodo per selezionare un disperdente principale adatto:
In primo luogo, si disperdono quattro pigmenti: nerofumo altamente pigmentato, biossido di titanio, rosso DPP e rosso ossido di ferro ordinario.
① Valutare se il disperdente presenta difficoltà nella preparazione di questi quattro masterbatches regolari, ad esempio se il comportamento di riduzione della viscosità è sufficiente.
② Valutare la forza di diffusione del colore.
(iii) Valutare la stabilità dello stoccaggio (piastra di flusso e stoccaggio termico).
Se un disperdente può mostrare una buona capacità di dispersione per i quattro pigmenti sopra citati in questo particolare sistema, allora è fondamentalmente competente per vari altri pigmenti. Può quindi essere scelto come disperdente principale per il sistema. Naturalmente, si possono fare eccezioni per pigmenti speciali come quelli trasparenti a base di ossido di ferro.
Questo metodo può essere utilizzato anche per valutare le prestazioni combinate di due diversi disperdenti per trovare il tipo di pigmento adatto all'applicazione.

Come gli acquirenti valutano solitamente gli additivi per rivestimenti e inchiostri

La selezione degli additivi è generalmente più efficace quando il team definisce prima il difetto e poi valuta la compatibilità, l'intervallo di dosaggio e la fase del processo. Questo approccio è spesso molto più affidabile rispetto alla scelta basata unicamente sulla famiglia chimica o su un singolo risultato di laboratorio eclatante.

• Partite dal difetto, non dal nome dell'additivo: La perdita di bagnatura, la formazione di crateri, la microschiuma e l'instabilità spesso richiedono soluzioni diverse, anche all'interno della stessa formula.
• Verificare la compatibilità al dosaggio previsto: Anche l'additivo più potente può rivelarsi una scelta commerciale sbagliata se restringe eccessivamente la finestra di processo.
• Esaminare la fase di utilizzo: Alcuni prodotti sono più utili durante la macinatura, mentre altri sono più importanti durante la fase di diluizione, riempimento o applicazione finale.
• Bilanciare la qualità della polimerizzazione o della pellicola con il controllo dei difetti: L'additivo giusto risolve il problema senza compromettere l'adesione, la lucentezza o l'aspetto.

Riferimenti prodotto consigliati

• CHLUMIAF 094: Un riferimento antischiuma bilanciato per rivestimenti a base acquosa e molte applicazioni generali di controllo della schiuma.
• CHLUMIAF 3037: Un'opzione antischiuma più forte per il processo quando la schiuma persistente sopravvive a condizioni più severe.
• CHLUMIWE 3280: Un agente bagnante di riferimento altamente efficace per inchiostri, rivestimenti e per la bagnatura di substrati difficili.
• CHLUMIWE 3071: Utile quando è necessario un supporto di bagnabilità organosilicico in un ampio campo di applicazione.

FAQ per acquirenti e formulatori

Perché un additivo che sembra efficace in un becher a volte non funziona durante la produzione?
Poiché la sollecitazione di taglio, la temperatura, il substrato e la formula completa possono tutti influenzare il comportamento dell'additivo in condizioni di processo reali.

Bisogna sempre preferire l'additivo più aggressivo?
Di solito no. L'additivo migliore è quello che risolve il difetto reale preservando al contempo la più ampia finestra di funzionamento sicura.