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Los dispersantes, también conocidos como súper dispersantes, son un tipo especial de tensioactivo caracterizado por su estructura molecular, que contiene dos grupos con solubilidad y polaridad opuestas. Uno de estos es el grupo polar más corto, llamado grupo hidrofílico, que tiene una estructura molecular que se orienta fácilmente en la superficie de un material o en la interfaz de dos fases, reduciendo así la tensión interfacial y proporciona excelentes efectos de dispersión en los sistemas de dispersión acuosa.

Tipos de dispersantes utilizados en dispersiones de pigmento acuoso:

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

2. Dispersantes de moléculas pequeñas orgánicas, como poliéteres de alquilo o tensioactivos aniónicos del tipo de fosfato.

3. Super dispersantes, como copolímeros de poliacrilato de sodio y acrílico (metacrílico).

Los dispersantes tradicionales enfrentan ciertas limitaciones en sus estructuras moleculares: los grupos hidrofílicos no se unen fuertemente a superficies de partículas con bajas polaridades o superficies no polares, lo que lleva a la desorción y la re-floculación de las partículas después de la dispersión; Los grupos hidrofóbicos a menudo carecen de suficientes longitudes de la cadena de carbono (generalmente no exceden los 18 átomos de carbono), lo que dificulta proporcionar un obstáculo estérico adecuado en los sistemas de dispersión no acuosos para mantener la estabilidad. Para superar estas limitaciones, se ha desarrollado una nueva clase de súper dispersantes que exhibe efectos de dispersión únicos en sistemas no acuosos. Sus características principales incluyen: humectación rápida y minuciosa de partículas; aumentó significativamente el contenido de partículas sólidas en los materiales de molienda, conservando equipos de procesamiento y consumo de energía; y dispersión uniforme con buena estabilidad, lo que resulta en un rendimiento de uso final significativamente mejorado del sistema de dispersión.

Los tipos comunes de súper dispersantes utilizados en dispersiones de pigmento acuoso son los dispersantes de polielectrolitos y dispersantes no iónicos. Sus estructuras pueden incluir copolímeros aleatorios, copolímeros de injerto y copolímeros de bloque. La estructura de los súper dispersantes está compuesta por dos partes:
Grupos de anclaje: los grupos encontrados con frecuencia incluyen -r2n, -r3n+, -Cooh, -Coo-, -SO3H, -SO2-, -PO42-, poliaminas, polioles y poliéteres. Estos pueden formar múltiples puntos de anclaje en la superficie de la partícula a través de varias interacciones energéticas, aumentando la resistencia a la adsorción y reduciendo la desorción.
Cadenas solvatadas: los tipos comunes incluyen poliésteres, poliétres, poliolefinas y poliacrilato. Se pueden clasificar según la polaridad: cadenas de poliolefina de baja polaridad; cadenas de poliéster o poliacrilato de polieta media; y cadenas poliéter fuertemente polar. En los medios de dispersión con polaridades coincidentes, las cadenas solvatadas exhiben una buena compatibilidad con el medio de dispersión, adoptando conformaciones relativamente extendidas para formar una capa protectora suficientemente gruesa en superficies de partículas sólidas.

Selección de súper dispersantes:

La selección considera principalmente dos factores:

1. Propiedades de la superficie de las partículas de pigmento: esto incluye polaridad superficial, características ácido-base y grupos funcionales.

-Para pigmentos inorgánicos con una fuerte polaridad de la superficie y algunos pigmentos orgánicos, se seleccionan súper dispersantes que pueden formar grupos funcionales de anclaje de un solo punto a través de interacciones dipolo-dipolo, enlace de hidrógeno o enlace iónico.

- Para la mayoría de los pigmentos orgánicos y algunos pigmentos inorgánicos con superficies de baja polaridad, los súper dispersantes con grupos funcionales de anclaje de múltiples puntos se utilizan para mejorar la resistencia a la adsorción general.

- Los pigmentos orgánicos a menudo requieren súper dispersantes, y se deben tener cuidado para garantizar la compatibilidad entre la resina y el dispersante. Los dispersantes poco compatibles dan como resultado cadenas extendidas en espiral, lo que lleva a capas de adsorción más delgadas y efectos de impedimento estérico bajo.

- En general, los súper dispersantes con grupos de anclaje amino son efectivos en pigmentos ácidos, mientras que aquellos con grupos ácidos funcionan mejor en pigmentos básicos.

2. Polaridad del medio de dispersión y su solubilidad de los segmentos de cadena solvatados: la eficiencia de dispersión para cada pigmento está influenciada por las interacciones entre el pigmento, la solución de resina y los aditivos. El solvente juega un papel importante, particularmente el medio de dispersión, que influye en la movilidad y la dispersión de las partículas de pigmento. Para garantizar que el súper dispersante proporcione una estabilidad espacial adecuada para las partículas de pigmento en soluciones acuosas, los segmentos de cadena solvatados deben adoptar conformaciones suficientemente extendidas dentro del medio. Por lo tanto, es esencial seleccionar cadenas solventes que sean altamente compatibles con la solución acuosa.

Identificación de súper dispersantes:

Los súper dispersantes exhiben una mejor actividad de dispersión. En la misma viscosidad de procesamiento, pueden aumentar sustancialmente el contenido de pigmento en la lechada, mejorando así la eficiencia del procesamiento o pueden reducir la viscosidad de las lloses con el mismo contenido de pigmento. Esta propiedad por sí sola puede distinguir entre dispersantes de alto peso molecular y dispersantes de bajo peso molecular. Los experimentos con negro de carbono difícil de dispersar pueden resaltar fácilmente esta distinción. Los dispersantes bajos moleculares a menudo luchan por lograr una dispersión efectiva a altas concentraciones de negros de carbono debido a la humectación insuficiente, lo que lleva a una dispersión deficiente y una alta viscosidad de lodo. En contraste, los súper dispersantes abordan efectivamente este problema.

Los súper dispersantes muestran una mejor estabilidad de almacenamiento. Las pastas de color producidas con súper dispersantes mantienen una buena estabilidad de almacenamiento durante períodos prolongados, mientras que las pastas hechas con dispersantes de bajo peso molecular a menudo muestran poca estabilidad, especialmente bajo pruebas de ciclo térmico, lo que lleva a una fácil red-floculación o agregación.

Dado que los súper dispersantes exhiben propiedades similares a la resina, con pesos moleculares que alcanzan o exceden los de las resinas de recubrimiento, esta característica es un medio fácil de identificación. Una muestra de dispersante se puede secar en un horno; Si el residuo forma una película de resina sólida, se identifica como un disersante de alto peso molecular. Es importante tener en cuenta que los súper dispersantes estándar producen una película de resina amarilla o amarilla clara al secar. Si el residuo forma una película transparente y frágil, solo puede indicar la resina acrílica modificada, que, mientras exhibe algún efecto de dispersión, no puede clasificarse como un disersante de alto peso molecular.

Aplicación de súper dispersantes:

Para lograr efectos de dispersión óptimos, la aplicación de súper dispersantes es crucial. En términos del orden de suma, para pigmentos inorgánicos en resinas polares que contienen grupos funcionales activos, se pueden agregar antes o después de la resina sin un impacto significativo ya que la resina juega un papel importante. Sin embargo, si la resina carece de funcionalidad activa, es aconsejable agregar primero el pigmento, seguido del dispersante y finalmente la resina.

La cantidad de dispersante agregado generalmente se determina en función de las características de la superficie del pigmento, particularmente sus propiedades ácidas-base, área de superficie específica y forma. El valor óptimo a menudo se establece para lograr una densa capa adsorbente monomolecular en la superficie de partículas de pigmento. Las cantidades excesivas pueden aumentar los costos y afectar la calidad del producto, mientras que las cantidades insuficientes pueden no lograr el efecto de dispersión deseado. Cada pigmento tiene un valor de concentración óptimo específico en un sistema de dispersión particular, que está influenciado por el área de superficie específica del pigmento, la absorción de aceite, la finura de la suspensión, el tiempo de molienda de arena y las características de la resina de molino de arena; Por lo tanto, el uso debe ser apropiado y determinado a través de ensayos repetidos.