Como escolher um dispersante?

I. Seleção da resina principal para dispersão

A resina, especialmente a resina para moagem, desempenha um papel fundamental na preparação da pasta de cor, e o papel da resina principal é o seguinte:
(1) Para dispersar e ancorar o pigmento.
(2) Estabilizar as partículas de pigmento que foram dispersas e segregadas.
As funções acima da resina principal podem ser vistas em alguns experimentos, por exemplo, resina alquídica de óleo longo, resina de poliamida, resina de amino, resina de aldeídos e cetonas, resina acrílica hidroxilada de baixo peso molecular apresentam boa capacidade de umedecimento do pigmento, enquanto a resina acrílica de baixa hidroxilação, a resina acrílica termoplástica, a resina de poliéster de alto peso molecular, a resina de poliéster saturada de alto peso molecular, a resina de copolimerização de vinil e a resina de poliolefina apresentam baixa capacidade de umedecimento do pigmento. O mesmo pigmento tem diferentes fases de cor em diferentes sistemas de resina. Quase todos os negros de fumo, pigmentos orgânicos e óxidos de ferro transparentes mudam suas fases de cor, especialmente as fases de cor de dispersão, com diferentes sistemas de resina. Portanto, a escolha do dispersante certo no sistema de resina principal determinado não é usada apenas para dispersar e estabilizar o pigmento, mas também para ajustar o pigmento para atingir a cor correta de que precisamos, como escuridão, transparência, luz colorida a 45° etc. Portanto, a combinação razoável entre o dispersante e a resina inclui
①Compatibilidade (teste de amostra, verifique a compatibilidade após remover o solvente)
② O comportamento de redução da viscosidade do dispersante no sistema de resina para determinar o pigmento (teste de viscosímetro rotacional).
③Comportamento de espalhamento de cor do dispersante no sistema de resina para o pigmento definido (raspagem e comparação de cores).
④Estabilidade de armazenamento (método de placa de fluxo)
Quando o sistema de resina muda, o desempenho acima do dispersante muda de acordo. Essas alterações precisam ser determinadas por testes de aplicação.
Em geral, não é fácil resumir um princípio de aplicação simples. Para o sistema de resina mais o fator pigmento, a escolha do dispersante torna-se um número excessivo de parâmetros. Portanto, é necessário considerar não apenas a combinação da resina hospedeira e do dispersante, mas também a natureza do pigmento e da carga.

Segundo, para a escolha do preenchimento de pigmento

Negro de fumo e pigmentos orgânicos
Como mencionado anteriormente, há muitos tipos e variedades diferentes de pigmentos industriais. O setor de pigmentos os classifica em pigmentos orgânicos e pigmentos inorgânicos. No setor de tintas, o óxido de ferro transparente e o negro de fumo são geralmente considerados pigmentos de difícil dispersão junto com os pigmentos orgânicos.
Fizemos uma distinção adicional entre os pigmentos difíceis de dispersar, observando a força de suas ligações de hidrogênio.
Em nossos experimentos, observamos claramente esses resultados de dispersão.
Em um sistema de resina fixa, se um dispersante tiver um bom desempenho com o negro de fumo, ele geralmente estabilizará os pigmentos de ftalocianina ao mesmo tempo e, inevitavelmente, apresentará propriedades de dispersão fracas com outros pigmentos orgânicos, como o vermelho DPP. Por outro lado, se um dispersante puder dispersar e estabilizar muito bem o vermelho DPP, o violeta orgânico e outros pigmentos, ele geralmente é usado para dispersar o negro de fumo para obter a fase vermelho-amarronzada que não agrada, e a capacidade de redução da viscosidade dos pigmentos de ftalocianina não é suficiente. Esse tipo de fenômeno se aplica a quase todas as resinas dispersantes e a todos os dispersantes. Há pouquíssimos dispersantes que podem apresentar um desempenho extremamente bom para as duas categorias acima de pigmentos difíceis de dispersar ao mesmo tempo. É sempre o caso de um grupo ser muito bom e o outro ser ligeiramente ruim.
O principal motivo é o número e a força da estrutura de ligação de hidrogênio do próprio pigmento.
O negro de fumo, o azul de ftalocianina e outros pigmentos, a principal força de interação entre os pigmentos não é dominada pela ligação de hidrogênio, mas por outras forças, como o efeito de acoplamento entre as moléculas da camada de negro de fumo, o efeito de acoplamento da estrutura da ftalocianina e o papel dos halogênios. E os grupos polares presentes em seu tratamento de superfície são independentes em relação à estrutura do próprio pigmento.
Os pigmentos orgânicos vermelho e violeta, representados pelo DPP, têm forte ligação de hidrogênio no design do próprio pigmento, o que melhora o desempenho do pigmento e afeta diretamente o efeito do dispersante no pigmento, e os grupos polares na interface estão envolvidos na ligação de hidrogênio do próprio pigmento. Isso é confirmado pelo pós-processamento do pigmento.
Dessa forma, não é fácil obter resultados ideais com dois tipos diferentes de pigmentos com efeitos intrínsecos diferentes ao mesmo tempo usando uma única estrutura de dispersante. Com base nessa teoria, também é possível determinar a qual lado do pigmento um pigmento pertence por sua estrutura. Por exemplo, um pigmento de isoindolinona deve pertencer ao grupo do negro de fumo e da ftalocianina. O vermelho toluidina deve estar inclinado a esse último.
Na seleção prática de dispersantes, os melhores resultados para o primeiro grupo de pigmentos difíceis de dispersar são obtidos com sistemas de resina facilmente compatíveis. Entretanto, se a compatibilidade da resina for ruim, por exemplo, acrílicos termoplásticos, será necessário mudar para um novo dispersante de poliacrilato. Para a segunda categoria de pigmentos com forte ligação de hidrogênio, PU altamente polar, poliéster e poliacrilato, é possível obter bons resultados. Somente no sistema de compatibilidade ruim, o PU e o poliéster de alta polaridade são limitados. Nesse caso, é necessário mudar para um dispersante de poliacrilato modificado.
Negritude do negro de fumo
A escuridão do negro de fumo é um tópico extremamente importante quando se discute dispersantes e é discutido com mais frequência.
A prática até o momento mostra que a detecção por instrumento não é tão precisa quanto a inspeção visual; sob diferentes luzes, a escuridão varia; sob diferentes ângulos, a escuridão varia; diferentes dispersantes escolherão diferentes negros de fumo para proporcionar diferentes escuridões; o masterbatch de negro de fumo com alta escuridão não necessariamente melhora o poder de coloração.
Tudo isso é fácil de explicar. Devido à estrutura lamelar transparente do negro de fumo + a capacidade do negro de fumo de absorver luz. A estrutura lamelar transparente em

3. Dióxido de titânio
No início, todos pensavam que o dióxido de titânio era tão fácil de dispersar que poderia ser usado com ou sem dispersantes. No entanto, ao ser combinado com outros pigmentos de difícil dispersão, o dióxido de titânio estará envolvido na cor flutuante; ao preparar um branco puro de alto nível, o dióxido de titânio apresentará névoa; em produtos com requisitos especiais, o dióxido de titânio precisa ter excelente cobertura e brancura, e não pode amarelar sob altas temperaturas; muitas ocasiões industriais comuns relutam em usar o caro dióxido de titânio de alto nível, ou até mesmo usar o dióxido de titânio como pigmento substituto; os problemas acima despertaram a atenção da indústria auxiliar para a dispersão do dióxido de titânio.
4. Óxido de ferro transparente
O tamanho da partícula do óxido de ferro transparente está no nível do nanômetro e sua superfície é anfotérica, parecendo ser facilmente disperso quando a concentração do pigmento é baixa, e a viscosidade da pasta de cor é muito baixa, mas a transparência não é fácil de ser obtida da melhor forma; e quando excede ligeiramente a concentração crítica do pigmento, a pasta de cor engrossa imediatamente a ponto de não poder ser agitada, o que resulta na perda de eficiência do moinho de areia.
A transparência do óxido de ferro, assim como a escuridão do negro de fumo, parece estar sempre melhorando. Nossos experimentos mostraram que uma amostra que já consideramos ter boa transparência ainda pode ter uma forte névoa quando vista a 45°;
Então, o que é melhor usar? Essa pergunta é outro dilema elusivo.
As empresas de aditivos também estão oferecendo seus próprios programas. Isso pode ser visto nas recomendações publicadas.
Juntamente com a seletividade causada pelas diferenças nos sistemas de resina, há mais de uma solução recomendada.
5. Pó para fosqueamento
O pó para fosqueamento em si não é difícil de dispersar. Ele é pré-micronizado no momento da fabricação. Alguns têm um tratamento de cera na superfície e outros não, com grupos hidroxila polares. Entretanto, o problema da dispersão dos pós de fosqueamento decorre dos requisitos da aplicação.
Alguns exigem que os revestimentos foscos possam ser adaptados a uma variedade de métodos de aplicação com uma única formulação, por exemplo, aplicação com pincel em spray para obter um brilho consistente;
Alguns exigem que a uniformidade da esteira não seja afetada em condições de alta temperatura e alta umidade;
Há requisitos para condições de baixa viscosidade, e o pó para fosqueamento tem o menor assentamento;
Alguns exigem o máximo de transparência;
Alguns requerem excelente resistência ao atrito e a introdução de pó de quartzo duro, portanto, é necessário dispersá-lo, e assim por diante.
Isso levou a uma consequente mudança nos dispersantes. De agentes umectantes e dispersantes tradicionais a dispersantes de PU de polímeros especiais, a ésteres de fosfato, a sais de amina de ésteres de fosfato e a outros polímeros especiais, todos foram usados para dispersar pós de fosqueamento. Então, qual deles é o melhor? Como mencionado anteriormente, isso depende de como você precisa dele. Não se pode esperar que um dispersante resolva todos os requisitos acima ao mesmo tempo.
Em princípio, um agente umectante melhora a capacidade de fluxo do sistema final; um dispersante de alta massa molecular relativa evita a sedimentação e controla o movimento do pó de fosqueamento através do filme úmido, de modo que ele possa ser orientado mais facilmente para proporcionar um fosqueamento uniforme.
6. Pigmentos de brilho metálico, como pó de alumínio e pó perolado
Uma solução comum é um agente umectante.
Eles também podem ser dispersos com dispersantes de polímeros compatíveis com a resina. Controle também sua movimentação. Há exemplos de formulações bem-sucedidas para eles.
7. Dióxido de titânio em nanoescala e outras nano-dispersões
Nessa ocasião, os PUs de polímero proporcionam o melhor efeito estabilizador se forem compatíveis. Caso contrário, é necessário um dispersante de base acrílica.
8. Determinação de um dispersante principal
Em geral, em um sistema definido de resina e solvente, a MANTOS recomenda esse método para selecionar um dispersante principal adequado:
Primeiro, a dispersão de quatro pigmentos: negro de fumo altamente pigmentado, dióxido de titânio, vermelho DPP e vermelho de óxido de ferro comum.
① Avalie se o dispersante apresenta alguma dificuldade na preparação desses quatro masterbatches regulares, por exemplo, se o comportamento de redução da viscosidade é suficiente.
② Avalie a força da propagação da cor.
(iii) Avalie a estabilidade do armazenamento (placa de fluxo e armazenamento térmico).
Se um dispersante puder mostrar boa capacidade de dispersão para os quatro pigmentos acima nesse sistema específico, então ele é basicamente competente para vários outros pigmentos. Ele pode, então, ser escolhido como o principal dispersante do sistema. Obviamente, ainda podem ser feitas exceções para pigmentos especiais, como os pigmentos de óxido de ferro transparentes.
Esse método também pode ser usado para avaliar o desempenho combinado de dois dispersantes diferentes para encontrar o tipo certo de pigmento para a aplicação.