¿Cómo elegir un dispersante?

Respuesta rápida: Para temas de humectación, nivelación, antiespumante y dispersión, los formuladores generalmente comparan el rendimiento y los efectos secundarios juntos porque la corrección excesiva de un problema de superficie puede crear fácilmente otro.

I. Selección de resina principal para dispersión

La resina, especialmente la resina para esmerilar, juega un papel clave en la preparación de la pasta de color, y el papel de la resina principal es el siguiente:
(1) Para dispersar y anclar el pigmento.
(2) Estabilizar las partículas de pigmento que han sido dispersadas y segregadas.
Las funciones anteriores de la resina principal se pueden ver a través de algunos experimentos, por ejemplo, la resina alquídica de aceite largo, la resina de poliamida, la resina amino, la resina de aldehídos y cetonas, la resina acrílica de hidroxilo de bajo peso molecular muestran una buena capacidad de humectación para pigmentar, mientras que la resina acrílica de bajo contenido de hidroxilo, 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 pobre capacidad de humectación para pigmentar. Los pigmentos tienen poca humectabilidad. El mismo pigmento tiene diferentes fases de color en diferentes sistemas de resina. Casi todos los negros de humo, pigmentos orgánicos y óxidos de hierro transparentes cambian sus fases de color, especialmente las fases de color dispersas, con diferentes sistemas de resina. Por lo tanto, elegir el dispersante correcto en el sistema de resina principal determinado no solo se usa para dispersar y estabilizar el pigmento, sino que también se usa para ajustar el pigmento para alcanzar el color correcto que necesitamos, como oscuridad, transparencia, luz de color a 45°, etc. Por lo tanto, la combinación razonable entre dispersante y resina incluye
①Compatibilidad (prueba de muestra, verifique la compatibilidad después de eliminar el solvente)
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 la dispersión 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 anterior cambiará en consecuencia. Estos cambios deben determinarse mediante pruebas de aplicación.
Generalmente, no es fácil resumir un principio de aplicación simple. Para el sistema de resina más el factor de pigmento, la elección del dispersante implica demasiados parámetros. Por lo tanto, es necesario considerar no sólo la combinación de la resina huésped y el dispersante, sino también la naturaleza del pigmento y la carga.

Segundo, para la elección del relleno pigmentado

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 humo se consideran a menudo pigmentos difíciles de dispersar junto con los pigmentos orgánicos.
Hemos hecho una distinción adicional entre 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 el negro de carbón, a menudo estabilizará los pigmentos de ftalocianina al mismo tiempo e, inevitablemente, mostrará propiedades dispersantes 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, generalmente se usa para dispersar el negro de humo para obtener la fase rojo pardusco que no gusta, y la capacidad de reducción 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 se da el caso de 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 enlaces de hidrógeno del propio pigmento.
El negro de carbón, el azul de ftalocianina y otros pigmentos, la principal fuerza de interacción entre los pigmentos no está dominada por los enlaces 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 la ftalocianina y el papel de los halógenos. Y los grupos polares transportados en su tratamiento superficial tienen independencia con respecto a la estructura del propio pigmento.
Los pigmentos orgánicos rojo y violeta, representados por DPP, tienen fuertes enlaces de hidrógeno en el diseño del propio pigmento, lo que mejora el rendimiento del pigmento y afecta directamente el efecto del dispersante sobre el pigmento, y los grupos polares en la interfaz están involucrados en los enlaces de hidrógeno del propio pigmento. Esto se confirma mediante el posprocesamiento del pigmento.
En consecuencia, no es fácil conseguir resultados óptimos con dos tipos diferentes de pigmentos con diferentes efectos intrínsecos al mismo tiempo utilizando una única 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 del negro de humo y las ftalocianinas. El rojo de toluidina debería inclinarse por lo 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 mala, p. acrílicos termoplásticos, se requiere un cambio a un nuevo dispersante de poliacrilato. Para la segunda categoría de pigmentos fuertemente unidos por enlaces de hidrógeno, PU, ​​poliéster y poliacrilato altamente polares, se pueden obtener buenos resultados. Sólo en el sistema de mala compatibilidad, el PU y el poliéster de alta polaridad están 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 diferente luz, la oscuridad varía; bajo diferentes ángulos, la negrura varía; diferentes dispersantes elegirán diferentes negros de humo para dar diferente negrura; El masterbatch de negro de carbón con alta negrura no necesariamente mejora el poder colorante.
Todo esto es fácil de explicar. Debido a la estructura laminar transparente del negro de humo + la capacidad del negro de humo 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, cuando se combina con otros pigmentos difíciles de dispersar, el dióxido de titanio participará en el color flotante; al preparar blanco puro de alto nivel, el dióxido de titanio se verá turbio; en productos con requisitos especiales, el dióxido de titanio debe tener una excelente cobertura y blancura, y no se permite que amarillee a altas temperaturas; muchas ocasiones industriales comunes son reacias a utilizar dióxido de titanio costoso de alto nivel, o incluso utilizar dióxido de titanio como pigmento sustituto; Los problemas anteriores han incitado a la industria auxiliar a prestar atención a la dispersión del dióxido de titanio.
4. Óxido de hierro transparente
El tamaño de partícula del 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 no es fácil obtener la mejor transparencia; y una vez que excede ligeramente la concentración crítica del pigmento, la pasta de color se espesa inmediatamente hasta el punto de que no se puede agitar, 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 humo, siempre parece seguir mejorando.Nuestros experimentos han demostrado que una muestra que ya consideramos que tiene buena transparencia aún puede tener una densa neblina cuando se ve a 45°;
Entonces, ¿qué es mejor utilizar? Esta pregunta es otro dilema difícil de alcanzar.
Las empresas de aditivos también ofrecen sus propios programas. Esto se puede ver en las recomendaciones publicadas.
Junto con la selectividad causada por las diferencias en los sistemas de resina, existe más de una solución recomendada.
5. Polvo matificante
El polvo matificante en sí no es difícil de dispersar. Está premicronizado en el momento de su 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 matificantes surge de los requisitos de la aplicación.
Algunos requieren que los recubrimientos mate puedan adaptarse a una variedad de métodos de aplicación con una única formulación, p. cepillado en aerosol para un brillo constante;
Algunos requieren que la uniformidad de la estera no se vea afectada en condiciones de alta temperatura y alta humedad;
Existen requisitos para condiciones de baja viscosidad, el polvo matizador tiene el menor asentamiento;
Algunos requieren la mayor transparencia;
Algunos requieren una excelente resistencia a la fricción y la introducción de polvo de cuarzo duro, por lo que es necesario dispersarlos juntos, y así sucesivamente.
Esto ha llevado a un cambio consiguiente en los dispersantes. Desde agentes humectantes y dispersantes tradicionales hasta dispersantes poliméricos especiales de PU, ésteres de fosfato, sales de amina de ésteres de fosfato y otros polímeros especiales, todos se han utilizado para dispersar polvos matificantes. Entonces ¿cuál es mejor? Como mencionamos anteriormente, depende de cómo lo requieras. 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 de modo que pueda orientarse más fácilmente para dar un mateado uniforme.
6. Pigmentos de brillo metálico como polvo de aluminio y polvo nacarado.
Una solución común es un agente humectante.
También se pueden dispersar con dispersantes poliméricos compatibles con la resina. También controla 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.
Generalmente, en un sistema definido de resina y disolvente, MANTOS recomienda este método para seleccionar un dispersante principal adecuado:
En primer lugar, se dispersan cuatro pigmentos: negro de carbón altamente pigmentado, dióxido de titanio, rojo DPP y rojo de óxido de hierro ordinario.① Evalúe si el dispersante tiene alguna dificultad en la preparación de estos cuatro masterbatches regulares, p. si el comportamiento de reducción de la viscosidad es suficiente.
② Evalúe la intensidad de la difusión del color.
(iii) Evaluar la estabilidad del 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 particular, entonces es básicamente competente para otros pigmentos. Luego se puede elegir como dispersante principal del sistema. Por supuesto, todavía se pueden hacer excepciones para pigmentos especiales como, por ejemplo, pigmentos transparentes de óxido de hierro.
Este método también se puede utilizar para evaluar el desempeño combinado de dos dispersantes diferentes para encontrar el tipo correcto de pigmento para la aplicación.

Cómo suelen evaluar los compradores los aditivos de tinta y recubrimiento

La selección de aditivos suele ser más efectiva cuando el equipo define primero el defecto y luego analiza la compatibilidad, el rango de dosificación y la etapa del proceso. Esto suele ser mucho más confiable que elegir solo por familia química o por un único resultado de laboratorio espectacular.

• Comience por el defecto, no por el nombre del aditivo: la pérdida de humectación, los cráteres, la microespuma y la inestabilidad a menudo necesitan diferentes soluciones incluso dentro de la misma fórmula.
• Compruebe la compatibilidad con la dosis prevista:, el aditivo más fuerte, aún puede ser una elección comercial equivocada si reduce demasiado la ventana del proceso.
• Revise la etapa de uso: algunos productos son más útiles durante la molienda, mientras que otros son más importantes durante el descenso, el llenado o la aplicación final.
• Equilibre la calidad del curado o de la película con control de defectos: el aditivo adecuado soluciona el problema sin sacrificar la adhesión, el brillo o la apariencia.

Referencias de productos recomendados

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• CHLUMIAF 3037: Una opción antiespumante de proceso más potente cuando la espuma persistente sobrevive a condiciones más duras.
• CHLUMIWE 3280: Una fuerte referencia de agente humectante para tintas, recubrimientos y humectación de sustratos difíciles.
• CHLUMIWE 3071: Útil cuando se necesita soporte humectante de organosilicona en una pantalla de aplicación amplia.

Preguntas frecuentes para compradores y formuladores

¿Por qué un aditivo que parece poderoso en un vaso de precipitados a veces falla en la producción?
Porque el corte, la temperatura, el sustrato y la fórmula completa pueden cambiar la forma en que se desempeña el aditivo en condiciones reales de proceso.

¿Se debe preferir siempre el aditivo más agresivo?
No suele ser así. El mejor aditivo es aquel que resuelve el defecto real manteniendo la ventana operativa segura más amplia.

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