¿Cómo elegir un dispersante?

I. Selección de la resina principal para la dispersión

La resina, especialmente la resina para moler, desempeña un papel clave en la preparación de la pasta de color, y la función de la resina principal es la siguiente:
(1) Dispersar y anclar el pigmento.
(2) Estabilizar las partículas de pigmento que han sido dispersadas y segregadas.
Las funciones anteriores de la resina principal pueden verse a través de algunos experimentos, por ejemplo, la resina alquídica de aceite largo, resina de poliamida, resina amino, resina de aldehídos y cetonas, resina acrílica hidroxílica de bajo peso molecular muestran buena capacidad humectante para el pigmento, mientras que la resina acrílica hidroxílica baja, la resina acrílica termoplástica, la resina de poliéster de alto peso molecular, la resina de poliéster saturado de alto peso molecular, la resina de copolimerización de vinilo y la resina de poliolefina muestran una capacidad humectante pobre para el pigmento. Los pigmentos son pobres en humectabilidad. El mismo pigmento tiene diferentes fases de color en diferentes sistemas de resina. Casi todos los negros de carbón, pigmentos orgánicos y óxidos de hierro transparentes cambian sus fases de color, especialmente las fases de color de dispersión, con diferentes sistemas de resina. Por lo tanto, la elección del dispersante adecuado en el sistema de resina principal determinado no solo se utiliza para dispersar y estabilizar el pigmento, sino también para ajustar el pigmento para alcanzar el color correcto que necesitamos, como oscuridad, transparencia, color claro a 45°, etc. Por lo tanto, la coincidencia razonable entre el dispersante y la resina incluye
①Compatibilidad (prueba de muestra, comprobar la compatibilidad después de eliminar el disolvente)
② El comportamiento de reducción de la viscosidad del dispersante en el sistema de resina para determinar el pigmento (prueba de viscosímetro rotacional).
③Comportamiento de difusión del color del dispersante en el sistema de resina al pigmento definido (raspado y comparación de colores).
④Estabilidad de almacenamiento (método de placa de flujo)
Cuando cambia el sistema de resina, el rendimiento del dispersante mencionado anteriormente cambiará en consecuencia. Estos cambios deben determinarse mediante pruebas de aplicación.
Por lo general, no es fácil resumir un principio de aplicación simple. Para el sistema de resina más el factor de pigmento, la elección del dispersante se convierte en demasiados parámetros. Por lo tanto, es necesario considerar no solo la combinación de la resina huésped y el dispersante, sino también la naturaleza del pigmento y el relleno.

En segundo lugar, para la elección del relleno de pigmento

Negro de carbón y pigmentos orgánicos
Como se mencionó anteriormente, existen muchos tipos y variedades diferentes de pigmentos industriales. La industria de los pigmentos los clasifica en pigmentos orgánicos y pigmentos inorgánicos. En la industria de la pintura, el óxido de hierro transparente y el negro de carbón se consideran a menudo pigmentos difíciles de dispersar junto con los pigmentos orgánicos.
Hemos hecho una distinción adicional entre los pigmentos difíciles de dispersar observando la fuerza de sus enlaces de hidrógeno.
En nuestros experimentos, vemos claramente tales resultados de dispersión.
En un sistema de resina fija, si un dispersante funciona bien con negro de carbón, a menudo estabilizará pigmentos de ftalocianina al mismo tiempo e, inevitablemente, mostrará propiedades de dispersión débiles con otros pigmentos orgánicos como el rojo DPP. Por otro lado, si un dispersante puede dispersar y estabilizar muy bien el rojo DPP, el violeta orgánico y otros pigmentos, se suele utilizar para dispersar el negro de humo para obtener la fase rojiza-pardusca no deseada, y la capacidad reductora de la viscosidad de los pigmentos de ftalocianina no es suficiente. Este tipo de fenómeno se aplica a casi todas las resinas dispersantes y a todos los dispersantes. Hay muy pocos dispersantes que puedan mostrar un rendimiento extremadamente bueno para las dos categorías anteriores de pigmentos difíciles de dispersar al mismo tiempo. Siempre ocurre que un grupo es muy bueno y el otro grupo es ligeramente pobre.
La razón principal es el número y la fuerza de la estructura de enlace de hidrógeno del propio pigmento.
En el negro de carbón, el azul de ftalocianina y otros pigmentos, la principal fuerza de interacción entre los pigmentos no está dominada por el enlace de hidrógeno, sino por otras fuerzas, como el efecto de acoplamiento entre las moléculas de la capa de negro de carbón, el efecto de acoplamiento de la estructura de ftalocianina y el papel de los halógenos. Y los grupos polares transportados en su tratamiento superficial tienen independencia en relación con la estructura del propio pigmento.
Los pigmentos orgánicos rojos y violetas, representados por el DPP, tienen un fuerte enlace de hidrógeno en el diseño del propio pigmento, lo que mejora el rendimiento del pigmento y afecta directamente al efecto del dispersante sobre el pigmento, y los grupos polares en la interfaz están involucrados en el enlace de hidrógeno del propio pigmento. Esto se confirma mediante el postprocesamiento del pigmento.
Por consiguiente, no es fácil lograr resultados óptimos con dos tipos diferentes de pigmentos con diferentes efectos intrínsecos al mismo tiempo utilizando una sola estructura de dispersante. Basándose en esta teoría, también es posible determinar a qué lado del pigmento pertenece un pigmento por su estructura. Por ejemplo, un pigmento de isoindolinona debería pertenecer al grupo negro de humo-ftalocianina. El rojo de toluidina debería inclinarse hacia este último.
En la selección práctica de dispersantes, los mejores resultados para el primer grupo de pigmentos difíciles de dispersar se obtienen con sistemas de resina fácilmente compatibles. Sin embargo, si la compatibilidad de la resina es escasa, por ejemplo, acrílicos termoplásticos, es necesario cambiar a un nuevo dispersante de poliacrilato. Para la segunda categoría de pigmentos fuertemente unidos por hidrógeno, se pueden obtener buenos resultados con PU, poliéster y poliacrilato altamente polares. Solo en el sistema de baja compatibilidad, el PU y el poliéster de alta polaridad son limitados. En este caso, es necesario cambiar a un dispersante de poliacrilato modificado.
● Negrura del negro de carbón
La negrura del negro de carbón es un tema extremadamente importante cuando se habla de dispersantes y se discute con mayor frecuencia.
La práctica hasta ahora muestra que la detección por instrumentos no es tan precisa como la inspección visual; bajo diferentes luces, la negrura varía; bajo diferentes ángulos, la negrura varía; diferentes dispersantes elegirán diferentes negros de humo para dar diferentes negruras; la mezcla madre de negro de humo con alta negrura no mejora necesariamente el poder colorante.
Todo esto es fácil de explicar. Debido a la estructura laminar transparente del negro de carbón + la capacidad del negro de carbón para absorber la luz. La estructura laminar transparente en

3. Dióxido de titanio
Al principio, todo el mundo pensaba que el dióxido de titanio era tan fácil de dispersar que podía utilizarse con o sin dispersantes. Sin embargo, al combinarlo con otros pigmentos difíciles de dispersar, el dióxido de titanio se verá envuelto en un color flotante; al preparar un blanco puro de alto nivel, el dióxido de titanio tendrá turbidez; en productos con requisitos especiales, el dióxido de titanio debe tener una excelente cobertura y blancura, y no se permite que se amarillee a altas temperaturas; en muchas ocasiones industriales comunes se es reacio a utilizar dióxido de titanio caro de alto nivel, o incluso a utilizar dióxido de titanio como pigmento sustitutivo; los problemas anteriores han hecho que la industria auxiliar preste atención a la dispersión del dióxido de titanio.
4. Óxido de hierro transparente
El tamaño de las partículas de óxido de hierro transparente está en el nivel de nanómetros, y su superficie es anfótera, parece dispersarse fácilmente cuando la concentración de pigmento es baja, y la viscosidad de la pasta de color es muy baja, pero la transparencia no es fácil de conseguir; y una vez que supera ligeramente la concentración crítica del pigmento, la pasta de color se espesa inmediatamente hasta el punto de que no se puede remover, lo que resulta en la pérdida de eficiencia del molino de arena.
La transparencia del óxido de hierro, algo así como la negrura del negro de carbón, parece seguir mejorando. Nuestros experimentos han demostrado que una muestra que ya consideramos que tiene buena transparencia puede tener aún una fuerte neblina cuando se mira a 45°;
Entonces, ¿qué es mejor usar? Esta pregunta es otro dilema difícil de resolver.
Las empresas de aditivos también están dando sus propios programas. Esto puede verse en las recomendaciones publicadas.
Junto con la selectividad causada por las diferencias en los sistemas de resina, hay más de una solución recomendada.
5. Polvo mateante
El polvo mateante en sí no es difícil de dispersar. Se premicroniza en el momento de la fabricación. Algunos tienen un tratamiento superficial de cera y otros no, con grupos hidroxilo polares. Sin embargo, el problema de la dispersión de los polvos mateantes surge de los requisitos de la aplicación.
Algunos requieren recubrimientos mate para poder adaptarse a una variedad de métodos de aplicación con una sola formulación, por ejemplo, pulverización con brocha para un brillo uniforme;
Algunos requieren que la uniformidad del mateado no se vea afectada en condiciones de alta temperatura y alta humedad;
Hay requisitos para condiciones de baja viscosidad, el polvo mateante tiene el asentamiento más pequeño;
Algunos requieren la máxima transparencia;
Algunos requieren una excelente resistencia a la fricción y la introducción de polvo de cuarzo duro, por lo que deben dispersarse juntos, etc.
Esto ha llevado a un cambio consecuente en los dispersantes. Desde los agentes humectantes y dispersantes tradicionales hasta los dispersantes de PU de polímeros especiales, los ésteres de fosfato, las sales de amina de ésteres de fosfato y otros polímeros especiales, todos se han utilizado para dispersar polvos mateantes. Entonces, ¿cuál es el mejor? Como se mencionó anteriormente, depende de cómo lo necesite. No se puede esperar que un dispersante resuelva todos los requisitos anteriores al mismo tiempo.
En principio, un agente humectante mejora la capacidad de flujo del sistema final; un dispersante de masa molecular relativa alta evita la sedimentación y controla el movimiento del polvo mateante a través de la película húmeda para que pueda orientarse más fácilmente y dar un mateado uniforme.
6. Pigmentos metálicos brillantes como el polvo de aluminio y el polvo nacarado
Una solución común es un agente humectante.
También se pueden dispersar con dispersantes poliméricos compatibles con la resina. Controle también su movimiento. Hay ejemplos de formulaciones exitosas para estos.
7. Dióxido de titanio a nanoescala y otras nanodispersiones
En esta ocasión, los PU poliméricos dan el mejor efecto estabilizador si son compatibles. De lo contrario, se requiere un dispersante a base de acrílico.
8. Determinación de un dispersante principal
En general, en un sistema de resina y disolvente definido, MANTOS recomienda este método para seleccionar un dispersante principal adecuado:
En primer lugar, dispersar cuatro pigmentos: negro de carbón altamente pigmentado, dióxido de titanio, rojo DPP y rojo de óxido de hierro ordinario.
① Evaluar si el dispersante tiene alguna dificultad en la preparación de estos cuatro masterbatches regulares, por ejemplo, si el comportamiento de reducción de la viscosidad es suficiente.
② Evaluar la fuerza de difusión del color.
(iii) Evaluar la estabilidad de almacenamiento (placa de flujo y almacenamiento térmico).
Si un dispersante puede mostrar una buena capacidad de dispersión para los cuatro pigmentos anteriores en este sistema en particular, entonces es básicamente competente para otros pigmentos. Entonces puede ser elegido como el dispersante principal para el sistema. Por supuesto, todavía se pueden hacer excepciones para pigmentos especiales como los pigmentos transparentes de óxido de hierro.
Este método también puede utilizarse para evaluar el rendimiento combinado de dos dispersantes diferentes para encontrar el tipo de pigmento adecuado para la aplicación.