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Os dispersantes, também conhecidos como super dispersantes, são um tipo especial de surfactante caracterizado por sua estrutura molecular, que contém dois grupos com solubilidade e polaridade opostas. Um deles é o grupo polar mais curto, chamado grupo hidrofílico, que possui uma estrutura molecular que facilmente orienta na superfície de um material ou na interface de duas fases, reduzindo assim a tensão interfacial e fornecendo excelentes efeitos de dispersão em sistemas de dispersão aquosa.

Tipos de dispersantes usados ​​em dispersões aquosas de pigmentos:

1. Dispersantes inorgânicos, como ésteres de polifosfato, silicatos, etc.

2. Dispersantes orgânicos de pequenas moléculas, como poliéteres de alquil ou surfactantes aniônicos do tipo fosfato.

3. Super dispersantes, como poliacrilato de sódio e copolímeros acrílicos (metacrílicos).

Os dispersantes tradicionais enfrentam certas limitações em suas estruturas moleculares: os grupos hidrofílicos não se ligam fortemente às superfícies de partículas com baixas polaridades ou superfícies não polares, levando à dessorção e re-floculação das partículas após a dispersão; Os grupos hidrofóbicos geralmente carecem de comprimentos de cadeia de carbono suficientes (geralmente não excedendo 18 átomos de carbono), dificultando a dificuldade de fornecer impedimentos estéricos adequados em sistemas de dispersão não aquosa para manter a estabilidade. Para superar essas limitações, foi desenvolvida uma nova classe de super dispersantes que exibe efeitos únicos de dispersão em sistemas não aquosos. Suas principais características incluem: umedecimento rápido e completo das partículas; aumento do teor de partículas sólidas significativamente aumentado nos materiais de moagem, conservando equipamentos de processamento e consumo de energia; e dispersão uniforme com boa estabilidade, resultando em um desempenho significativamente melhorado do uso final do sistema de dispersão.

Os tipos comuns de super dispersantes usados ​​em dispersões aquosas de pigmentos são dispersantes de polieletrólitos e dispersantes não iônicos. Suas estruturas podem incluir copolímeros aleatórios, copolímeros de enxerto e copolímeros em bloqueio. A estrutura dos super dispersantes é composta por duas partes:
Grupos âncora: grupos freqüentemente encontrados incluem -r2n, -r3n+, -cooh, -coo-, -so3h, -so2-, -po42-, poliaminas, polióis e poliéteres. Isso pode formar vários pontos de ancoragem na superfície das partículas através de várias interações energéticas, aumentando a força da adsorção e reduzindo a dessorção.
Correntes solvatadas: tipos comuns incluem poliésteres, poliéteres, poliolefinas e poliacrilato. Eles podem ser categorizados com base na polaridade: cadeias de poliolefina de baixa polaridade; Cadeias de poliéster médio polaridade ou poliacrilato; e cadeias polieteiras fortemente polares. Em meios de dispersão com polaridades correspondentes, as cadeias solvatadas exibem boa compatibilidade com o meio de dispersão, adotando conformações relativamente estendidas para formar uma camada protetora suficientemente espessa em superfícies de partículas sólidas.

Seleção de super dispersantes:

A seleção considera principalmente dois fatores:

1. Propriedades da superfície das partículas de pigmento: isso inclui polaridade da superfície, características ácidas-base e grupos funcionais.

-Para pigmentos inorgânicos com forte polaridade da superfície e alguns pigmentos orgânicos, são selecionados grupos funcionais de ancoragem de um ponto único por meio de interações dipolo-dipolo, ligação de hidrogênio ou ligação iônica.

- Para a maioria dos pigmentos orgânicos e alguns pigmentos inorgânicos com superfícies de baixa polaridade, super dispersantes com grupos funcionais de ancoragem de vários pontos são usados ​​para melhorar a força geral da adsorção.

- Os pigmentos orgânicos geralmente requerem super dispersantes, e deve -se tomar cuidado para garantir a compatibilidade entre a resina e o dispersante. Dispersantes mal compatíveis resultam em cadeias estendidas em espiral, levando a camadas de adsorção mais finas e baixos efeitos de impedimento estérico.

- Geralmente, super dispersantes com grupos de amino âncora são eficazes em pigmentos ácidos, enquanto aqueles com grupos ácidos funcionam melhor em pigmentos básicos.

2. Polaridade do meio de dispersão e sua solubilidade dos segmentos da cadeia solvatada: a eficiência da dispersão para cada pigmento é influenciada pelas interações entre o pigmento, a solução de resina e os aditivos. O solvente desempenha um papel significativo, particularmente o meio de dispersão, que influencia a mobilidade e a dispersibilidade das partículas de pigmento. Para garantir que o super dispersante forneça estabilidade espacial adequada para as partículas de pigmento em soluções aquosas, os segmentos de cadeia solvatada devem adotar conformações suficientemente estendidas dentro do meio. Portanto, é essencial selecionar cadeias de solventes altamente compatíveis com a solução aquosa.

Identificação de super dispersantes:

Super dispersantes exibem melhores atividades de dispersão. Na mesma viscosidade de processamento, eles podem aumentar substancialmente o teor de pigmentos na pasta, aumentando assim a eficiência do processamento ou pode diminuir a viscosidade de lamas com o mesmo teor de pigmento. Somente essa propriedade pode distinguir entre dispersantes de alto peso molecular e dispersantes de baixo peso molecular. Experimentos com preto de carbono difícil de dispersar podem destacar facilmente essa distinção. Dispersantes com baixo teor molecular geralmente lutam para alcançar uma dispersão eficaz em altas concentrações de negros de carbono devido a umedecimento insuficiente, levando a baixa dispersão e alta viscosidade de chorume. Por outro lado, os super dispersantes abordam efetivamente esse problema.

Super dispersantes exibem melhor estabilidade de armazenamento. As pastas coloridas produzidas com super dispersantes mantêm uma boa estabilidade de armazenamento por períodos prolongados, enquanto as pastas feitas com dispersantes de baixo peso molecular geralmente apresentam baixa estabilidade, especialmente em testes de ciclismo térmico, levando a re-infloculação ou agregação fácil.

Como os super dispersantes exibem propriedades do tipo resina, com pesos moleculares atingindo ou excedendo os de resinas de revestimento, essa característica é um meio fácil de identificação. Uma amostra do dispersante pode ser seca em um forno; Se o resíduo formar um filme de resina sólida, ele será identificado como um dispersante de alto peso molecular. É importante observar que os super dispersantes padrão produzem um filme de resina amarela ou amarela clara após a secagem. Se o resíduo formar um filme transparente e quebradiço, pode indicar apenas a resina acrílica modificada, que, enquanto exibe algum efeito de dispersão, não pode ser classificada como um dispersante de alto peso molecular.

Aplicação de super dispersantes:

Para alcançar efeitos ideais de dispersão, a aplicação de super dispersantes é crucial. Em termos de ordem de adição, para pigmentos inorgânicos em resinas polares contendo grupos funcionais ativos, eles podem ser adicionados antes ou depois da resina sem impacto significativo, pois a resina desempenha um papel importante. No entanto, se a resina não tiver funcionalidade ativa, é aconselhável adicionar o pigmento primeiro, seguido pelo dispersante e, finalmente, a resina.

A quantidade de dispersante adicionada é normalmente determinada com base nas características da superfície do pigmento, particularmente suas propriedades ácidas-base, área de superfície específica e forma. O valor ideal é frequentemente estabelecido para obter uma densa camada adsorvente monomolecular na superfície da partícula de pigmento. Quantidades excessivas podem aumentar os custos e afetar a qualidade do produto, enquanto quantidades insuficientes podem não atingir o efeito de dispersão desejado. Cada pigmento possui um valor ideal de concentração específico em um sistema de dispersão específico, que é influenciado pela área de superfície específica do pigmento, absorção de óleo, finura da chorume, tempo de moagem de areia e características da resina de moagem de areia; Portanto, o uso deve ser apropriado e determinado por meio de testes repetidos.