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I disperdenti, noti anche come super disperdenti, sono un tipo speciale di tensioattivo caratterizzato dalla loro struttura molecolare, che contiene due gruppi con solubilità e polarità opposte. Uno di questi è il gruppo polare più corto, chiamato gruppo idrofilo, che ha una struttura molecolare che facilmente orienta la superficie di un materiale o all'interfaccia di due fasi, riducendo così la tensione interfacciale e fornendo eccellenti effetti di dispersione nei sistemi di dispersione acquosa.

Tipi di disperdenti utilizzati nelle dispersioni acquose di pigmenti:

1. Disperlanti inorganici, come esteri di polifosfato, silicati, ecc.

2. Disperlanti organici di piccole molecole, come polieteri alchilici o tensioattivi anionici di tipo fosfato.

3. Super dispersanti, come i copolimeri di sodio e copolimeri acrilici (metacrilici).

I disperdenti tradizionali affrontano alcune limitazioni nelle loro strutture molecolari: i gruppi idrofili non si legano fortemente alle superfici delle particelle con polarità basse o superfici non polari, portando al desorbimento e alla re-flocculazione delle particelle dopo la dispersione; I gruppi idrofobici spesso mancano di sufficienti lunghezze della catena del carbonio (generalmente non superiori a 18 atomi di carbonio), rendendo difficile fornire un adeguato ostacolo sterico nei sistemi di dispersione non acquosa per mantenere la stabilità. Per superare queste limitazioni, è stata sviluppata una nuova classe di super disperdenti che presenta effetti di dispersione unici nei sistemi non acquosi. Le loro caratteristiche principali includono: bagnatura rapida e completa delle particelle; aumento significativo del contenuto di particelle solide nei materiali di macinazione, conservazione di attrezzature di elaborazione e consumo di energia; e dispersione uniforme con una buona stabilità, con conseguente significativamente miglioramento delle prestazioni di uso finale del sistema di dispersione.

I tipi comuni di super disperdenti utilizzati nelle dispersioni acquose di pigmenti sono disperdenti polielettroliti e disperdenti non ionici. Le loro strutture possono includere copolimeri casuali, copolimeri per innesti e copolimeri a blocchi. La struttura dei super disperdenti è composta da due parti:
Gruppi di ancoraggio: i gruppi frequentemente trovati includono -r2n, -r3n+, -cooh, -coo-, -so3h, -so2-, -po42-, poliammine, polioli e poliestri. Questi possono formare più punti di ancoraggio sulla superficie delle particelle attraverso varie interazioni energetiche, aumentando la forza di adsorbimento e riducendo il desorbimento.
Catene solvate: i tipi comuni includono poliesteri, polieteri, poliolefine e poliacrilato. Possono essere classificati in base alla polarità: catene di poliolefina a bassa polarità; catene poliestere o poliacrilate di media polarità; e catene di polietere fortemente polari. Nei media di dispersione con polarità abbinate, le catene solvate mostrano una buona compatibilità con il mezzo di dispersione, adottando conformazioni relativamente estese per formare uno strato protettivo sufficientemente spesso su superfici di particelle solide.

Selezione di super disperdenti:

La selezione considera principalmente due fattori:

1. Proprietà della superficie delle particelle di pigmento: questo include polarità superficiale, caratteristiche di base acida e gruppi funzionali.

-Per pigmenti inorganici con forte polarità della superficie e alcuni pigmenti organici, vengono selezionati super dispersi che possono formare gruppi funzionali di ancoraggio a punto a punto attraverso interazioni dipolo-dipolo, legame idrogeno o legame ionico.

- Per la maggior parte dei pigmenti organici e alcuni pigmenti inorganici con basse superfici di polarità, vengono utilizzati super-disperdenti con gruppi funzionali di ancoraggio multi-punto per migliorare la resistenza complessiva di adsorbimento.

- I pigmenti organici richiedono spesso super disperdenti e si deve prestare attenzione per garantire la compatibilità tra la resina e il disperdente. Disperlanti scarsamente compatibili si traducono in catene estese a spirale, portando a strati di adsorbimento più sottili e bassi effetti di ostacoli sterici.

- Generalmente, i super dispersi con gruppi di ancoraggio amino sono efficaci sui pigmenti acidi, mentre quelli con gruppi acidi funzionano meglio sui pigmenti di base.

2. Polarità del mezzo di dispersione e la sua solubilità dei segmenti della catena solvati: l'efficienza di dispersione per ciascun pigmento è influenzata dalle interazioni tra il pigmento, la soluzione di resina e gli additivi. Il solvente svolge un ruolo significativo, in particolare il mezzo di dispersione, che influenza la mobilità e la dispersibilità delle particelle di pigmento. Per garantire che il super disperdente fornisca un'adeguata stabilità spaziale per le particelle di pigmento in soluzioni acquose, i segmenti della catena solvati devono adottare conformazioni sufficientemente estese all'interno del mezzo. Pertanto, è essenziale selezionare catene di solventi che sono altamente compatibili con la soluzione acquosa.

Identificazione di super disperdenti:

I super dispersant mostrano una migliore attività di dispersione. Con la stessa viscosità di elaborazione, possono aumentare sostanzialmente il contenuto di pigmenti nella sospensione, migliorando così l'efficienza di elaborazione o può ridurre la viscosità dei slavvini con lo stesso contenuto di pigmento. Questa proprietà da sola può distinguere tra disperdenti ad alto peso molecolare e disperdenti a basso peso molecolare. Gli esperimenti con nero di carbonio difficili da disporre possono evidenziare facilmente questa distinzione. Bassi disperdenti molecolari spesso lottano per ottenere un'efficace dispersione ad alte concentrazioni di nero di carbonio a causa di una bagnatura insufficiente, portando a scarsa dispersione e ad alta viscosità del liquame. Al contrario, i super dispersi affrontano efficacemente questo problema.

I super dispersant mostrano una migliore stabilità di stoccaggio. Le paste a colori prodotte con super disperdenti mantengono una buona stabilità di stoccaggio per periodi prolungati, mentre le paste realizzate con disperdenti a basso peso molecolare mostrano spesso scarsa stabilità, in particolare nell'ambito dei test di ciclismo termico, portando a una facile ri-flocculazione o aggregazione.

Poiché i super dispersi mostrano proprietà simili a resina, con pesi molecolari che raggiungono o superano quelli delle resine di rivestimento, questa caratteristica è un mezzo di identificazione facile. Un campione del disperdente può essere essiccato in un forno; Se il residuo forma un film in resina solida, viene identificato come un disperdente ad alto peso molecolare. È importante notare che i super disperdenti standard producono un film di resina giallo chiaro o giallo all'essiccazione. Se il residuo forma un film trasparente e fragile, può indicare solo resina acrilica modificata, che, pur presentando alcuni effetti di dispersione, non può essere classificato come un disperdente a peso molecolare elevato.

Applicazione di super dispersanti:

Per ottenere effetti di dispersione ottimali, l'applicazione di super disperdenti è cruciale. In termini di ordine di aggiunta, per i pigmenti inorganici nelle resine polari contenenti gruppi funzionali attivi, possono essere aggiunti prima o dopo la resina senza un impatto significativo poiché la resina svolge un ruolo importante. Tuttavia, se la resina manca di funzionalità attiva, è consigliabile aggiungere prima il pigmento, seguito dal disperdente e infine dalla resina.

La quantità di disperdente aggiunta è in genere determinata in base alle caratteristiche della superficie del pigmento, in particolare alle sue proprietà a base di acido, alla superficie specifica e alla forma. Il valore ottimale viene spesso stabilito per ottenere uno strato di adsorpimento monomolecolare denso sulla superficie delle particelle di pigmento. Importi eccessivi possono aumentare i costi e influire sulla qualità del prodotto, mentre gli importi insufficienti potrebbero non raggiungere l'effetto di dispersione desiderato. Ogni pigmento ha un valore di concentrazione ottimale specifico in un particolare sistema di dispersione, che è influenzato dalla superficie specifica del pigmento, dall'assorbimento dell'olio, dalla finezza del liquame, dai tempi di fresatura della sabbia e dalle caratteristiche della resina a mani-macinazione di sabbia; Pertanto, l'uso deve essere appropriato e determinato attraverso prove ripetute.