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Les dispersants, également connus sous le nom de super dispersants, sont un type spécial de tensioactif caractérisé par leur structure moléculaire, qui contient deux groupes avec une solubilité et une polarité opposées. L'un d'eux est le groupe polaire plus court, appelé groupe hydrophile, qui a une structure moléculaire qui orie facilement à la surface d'un matériau ou à l'interface de deux phases, réduisant ainsi la tension interfaciale et fournissant d'excellents effets de dispersion dans les systèmes de dispersion aqueux.

Types de dispersants utilisés dans les dispersions de pigments aqueuses:

1. Dispersants inorganiques, tels que les esters de polyphosphate, les silicates, etc.

2. Dispersants organiques de petites molécules, tels que les polyéthers alkyle ou les tensioactifs anioniques du type de phosphate.

3. Super dispersants, tels que le polyacrylate de sodium et les copolymères acrylique- (méthacrylique).

Les dispersants traditionnels sont confrontés à certaines limites de leurs structures moléculaires: les groupes hydrophiles ne se lient pas fortement aux surfaces de particules avec de faibles polarités ou des surfaces non polaires, conduisant à la désorption et à la reloculation des particules après la dispersion; Les groupes hydrophobes manquent souvent de longueurs de chaîne de carbone suffisantes (généralement ne dépassant pas 18 atomes de carbone), ce qui rend difficile la fourniture adéquate de l'obstacle stérique dans les systèmes de dispersion non aqueux pour maintenir la stabilité. Pour surmonter ces limites, une nouvelle classe de super dispersants a été développée qui présente des effets de dispersion uniques dans les systèmes non aqueux. Leurs principales caractéristiques comprennent: un mouillage rapide et complet des particules; Une teneur considérablement en particules solides dans les matériaux de broyage, la conservation des équipements de traitement et la consommation d'énergie; et une dispersion uniforme avec une bonne stabilité, ce qui a entraîné une amélioration considérable des performances d'utilisation finale du système de dispersion.

Les types courants de super dispersants utilisés dans les dispersions de pigments aqueux sont les dispersants en polyélectrolyte et les dispersants non ioniques. Leurs structures peuvent inclure des copolymères aléatoires, des copolymères de greffon et des copolymères à blocs. La structure des super dispersants est composée de deux parties:
Groupes d'ancrage: Les groupes fréquemment trouvés comprennent -r2n, -r3n +, -cooh, -coo-, -so3h, -so2-, -po42-, les polyamines, les polyols et les polyéthers. Ceux-ci peuvent former plusieurs points d'ancrage sur la surface des particules à travers diverses interactions énergétiques, augmentant la résistance de l'adsorption et réduisant la désorption.
Chaînes solvatées: Les types communs comprennent des polyesters, des polyéthers, des polyoléfines et des polyacrylates. Ils peuvent être classés en fonction de la polarité: chaînes de polyoléfine à faible polarité; chaînes de polyester ou de polyacrylate à polarité moyenne; et des chaînes en polyéther fortement polaires. Dans les milieux de dispersion avec des polarités appariées, les chaînes solvatées présentent une bonne compatibilité avec le milieu de dispersion, adoptant des conformations relativement étendues pour former une couche protectrice suffisamment épaisse sur des surfaces de particules solides.

Sélection de super dispersants:

La sélection considère principalement deux facteurs:

1. Propriétés de la surface des particules de pigment: Cela inclut la polarité de surface, les caractéristiques acides et les groupes fonctionnels.

- Pour les pigments inorganiques avec une forte polarité de surface et certains pigments organiques, les super dispersants qui peuvent former des groupes fonctionnels d'ancrage à point unique via des interactions dipol-dipole, une liaison hydrogène ou une liaison ionique sont sélectionnés.

- Pour la plupart des pigments organiques et certains pigments inorganiques avec des surfaces de faible polarité, des super dispersants avec des groupes fonctionnels d'ancrage multi-points sont utilisés pour améliorer la force d'adsorption globale.

- Les pigments organiques ont souvent besoin de super dispersants, et il faut prendre soin d'assurer la compatibilité entre la résine et le dispersant. Des dispersants mal compatibles entraînent des chaînes étendues enroulées, conduisant à des couches d'adsorption plus minces et à de faibles effets d'obstruction stérique.

- Généralement, les super dispersants avec des groupes d'ancrage amino sont efficaces sur les pigments acides, tandis que ceux avec des groupes acides fonctionnent mieux sur les pigments de base.

2. Polarité du milieu de dispersion et sa solubilité des segments de la chaîne solvatés: l'efficacité de dispersion pour chaque pigment est influencée par les interactions entre le pigment, la solution de résine et les additifs. Le solvant joue un rôle important, en particulier le milieu de dispersion, qui influence la mobilité et la dispersibilité des particules de pigment. Pour s'assurer que le super dispersant assure une stabilité spatiale adéquate pour les particules de pigment dans des solutions aqueuses, les segments de chaîne solvatés doivent adopter des conformations suffisamment étendues dans le milieu. Par conséquent, il est essentiel de sélectionner des chaînes de solvant qui sont très compatibles avec la solution aqueuse.

Identification des super dispersants:

Les super dispersants présentent une meilleure activité de dispersion. À la même viscosité de traitement, ils peuvent considérablement augmenter la teneur en pigment dans la suspension, améliorant ainsi l'efficacité de traitement ou peuvent réduire la viscosité des boues avec la même teneur en pigment. Cette propriété seule peut faire la distinction entre les dispersants de poids moléculaire élevé et les dispersants à faible poids moléculaire. Des expériences avec du noir de carbone difficile à disperser peuvent facilement mettre en évidence cette distinction. Les dispersants moléculaires faibles ont souvent du mal à réaliser une dispersion efficace à des concentrations élevées en noir en carbone en raison d'un mouillage insuffisant, conduisant à une mauvaise dispersion et à une viscosité élevée de lisier. En revanche, les super dispersants abordent efficacement ce problème.

Les super dispersants affichent une meilleure stabilité de stockage. Les pâtes de couleurs produites avec des super dispersants maintiennent une bonne stabilité de stockage pendant des périodes prolongées, tandis que les pâtes faites avec des dispersants de faible poids moléculaire affichent souvent une mauvaise stabilité, en particulier dans les tests de cyclisme thermique, ce qui entraîne une reloculation ou une agrégation facile.

Étant donné que les super dispersants présentent des propriétés de type résine, avec des poids moléculaires atteignant ou dépassant ceux des résines de revêtement, cette caractéristique est un moyen d'identification facile. Un échantillon du dispersant peut être séché dans un four; Si le résidu forme un film en résine solide, il est identifié comme un dispersant de poids moléculaire élevé. Il est important de noter que les super dispersants standard donnent un film de résine jaune ou jaune clair lors du séchage. Si le résidu forme un film transparent et cassant, il ne peut qu'indiquer une résine acrylique modifiée, qui, tout en présentant un effet de dispersion, ne peut pas être classée comme un dispersant de poids moléculaire élevé.

Application de super dispersants:

Pour obtenir des effets de dispersion optimaux, l'application de super dispersants est cruciale. En termes d'ordre d'addition, pour les pigments inorganiques dans les résines polaires contenant des groupes fonctionnels actifs, ils peuvent être ajoutés avant ou après la résine sans impact significatif puisque la résine joue un rôle majeur. Cependant, si la résine manque de fonctionnalité active, il est conseillé d'ajouter le pigment d'abord, suivi du dispersant et enfin de la résine.

La quantité de dispersant ajouté est généralement déterminée sur la base des caractéristiques de surface du pigment, en particulier ses propriétés acides-base, sa surface spécifique et sa forme. La valeur optimale est souvent établie pour atteindre une couche adsorptive monomoléculaire dense sur la surface des particules de pigment. Les quantités excessives peuvent augmenter les coûts et affecter la qualité du produit, tandis que les montants insuffisants peuvent ne pas atteindre l'effet de dispersion souhaité. Chaque pigment a une valeur de concentration optimale spécifique dans un système de dispersion particulier, qui est influencé par la surface spécifique du pigment, l'absorption d'huile, la finesse de suspension, le temps de fraisage de sable et les caractéristiques de la résine de moulage de sable; Par conséquent, l'utilisation doit être appropriée et déterminée par des essais répétés.