Что такое диспергирующий агент в воде?

Вы только что закончили корректировку формулы покрытия на водной основе. Пигмент полностью диспергируется в мельнице, но после двух недель хранения в банке образуется твердый осадок, который не размешивается, и просадка выглядит неоднородной. Большинство разработчиков рецептов были там, и виновником редко был сам пигмент. Обычно это отсутствующий или несоответствующий диспергирующий агент.

Так что же такое диспергирующий агент в воде? Проще говоря, диспергирующий агент в воде — это поверхностно-активная добавка, которая помогает мелким твердым частицам, таким как пигменты и наполнители, равномерно распределяться в системе на водной основе и оставаться разделенными с течением времени.

Вода не является нейтральным фоном. Он имеет высокое поверхностное натяжение, а большинство органических пигментов и наполнителей гидрофобны, то есть предпочитают прилипать друг к другу, а не к воде. Когда порошок пигмента размешивается в воде без диспергирующей добавки, частицы группируются в рыхлые агломераты, чтобы минимизировать контакт с окружающей жидкостью. Представьте себе попытку смешать какао-порошок с холодным молоком: он плавает на поверхности, образует комки и не смачивается. Диспергирующий агент меняет это поведение. Его молекулы адсорбируются на поверхности частиц, снижают межфазное натяжение и удерживают частицы отдельно, создавая для каждой из них защитный слой.

Диспергирующий агент в воде выполняет три основные функции: смачивает поверхность частиц, помогает разбить агломераты и создает барьер, который удерживает частицы от повторного кластеризации.

Как диспергаторы работают в водных системах?

Принцип работы легче всего понять как трехэтапную последовательность действий, происходящую в процессе диспергирования, от момента соприкосновения порошка с жидкостью до готовой основы мельницы.

Шаг 1: Смачивание поверхности частицы

Когда сухой пигментный порошок добавляется в воду, воздух прилипает к поверхности частиц. Диспергирующий агент снижает межфазное натяжение твердого тела и жидкости, позволяя воде вытеснять воздух и проникать в пространства между частицами. На этом этапе пигмент превращается из сухого несмачивающегося порошка в совместимую с жидкостью суспензию. Смачивание происходит быстро, но это необходимо; без него последующие шаги не могут быть продолжены.

Шаг 2: Разрушение агломератов

После смачивания поверхностей механическая энергия подается с помощью высокоскоростных растворителей, бисерных мельниц или другого шлифовального оборудования. Диспергатор сам по себе не дробит частицы. Он ослабляет внутренние связи агломератов за счет адсорбции на только что открытых поверхностях, что предотвращает повторное слипание фрагментов. На практике химия сдвига и диспергатора работают параллельно: мельница обеспечивает энергию, а диспергатор удерживает разделенные частицы от повторного соединения.

Шаг 3: Стабилизация дисперсии

После того как частицы разделены, они сразу же пытаются снова агломерироваться, потому что броуновское движение продолжает сводить их в контакт. Диспергатор блокирует это посредством одного из двух механизмов стабилизации.

Электростатическая и стерическая стабилизация

Электростатическая стабилизация основан на ионных диспергаторах, таких как анионные или катионные, которые адсорбируются на поверхности частиц и создают электрический заряд. Частицы, несущие одинаковый заряд, отталкиваются друг от друга, что поддерживает текучесть системы. Этот механизм эффективен, но у него есть слабость: растворенные соли сжимают двойной электрический слой, а изменения pH могут нейтрализовать поверхностный заряд. В реальной формуле покрытия оба являются общими.

Стерическая стабилизация работает по-другому. Полимерные диспергаторы прикрепляются к частице через якорные группы, в то время как полимерные цепи проникают в водную фазу, создавая объемный адсорбированный слой. Этот физический слой не позволяет частицам приближаться достаточно близко для агломерации, независимо от ионной среды.

Для покрытий на водной основе стерическая стабилизация обычно является более надежным путем. Водопроводная вода, пигментные примеси и система смол содержат электролиты, и дрейф pH во время приготовления является нормальным. Эти факторы могут ослабить электростатическое отталкивание, тогда как стерические препятствия остаются эффективными в гораздо более широком диапазоне условий. Вот почему большинство современных диспергаторов на водной основе представляют собой высокомолекулярные полимеры, а не простые ионные поверхностно-активные вещества.

Зачем покрытию на водной основе нужен диспергатор?

Диспергатор не является необязательным дополнением к покрытию на водной основе. Это ингредиент, который поддерживает стабильность системы от стадии измельчения до готовой пленки. Без него возникают пять практических ошибок, каждая из которых стоит времени, материалов или качества продукции.

Оседание пигмента. Частицы медленно опускаются под действием силы тяжести и образуют твердый осадок на дне контейнера. В тяжелых случаях осадок невозможно повторно диспергировать путем перемешивания, и партия выбрасывается.
Флокуляция. Рыхлые кластеры реформируются после измельчения, вызывая повышение вязкости и нестабильность текучести от партии к партии.
Плавание и затопление. В смешанных пигментных системах частицы разного размера и химического состава поверхности разделяются во время формирования пленки, образуя полосы, пятна или сухой цвет, отличающийся от влажной пленки.
Уменьшенный блеск. Агломераты действуют как светорассеивающие дефекты на поверхности пленки, поэтому покрытие при высыхании образует матовость, а не гладкую глянцевую поверхность.
Слабая стойкость тонировки. Когда пигмент не полностью диспергирован, его цвет проявляется плохо. Разработчикам рецептур приходится добавлять дополнительный пигмент для достижения целевого оттенка, что повышает стоимость и может повлиять на другие свойства пленки.

Эти проблемы более выражены в воде, чем в системах на основе растворителей. Высокая диэлектрическая проницаемость воды делает систему чувствительной к ионным примесям, а дрейф pH может дестабилизировать слабостабилизированную дисперсию. Правильно подобранный диспергирующий агент — это разница между покрытием, которое работает предсказуемо, и покрытием, которое выходит из строя во время хранения или нанесения.

Диспергирующий агент и смачивающий агент: в чем разница?

Эти два термина часто используются как взаимозаменяемые, но они описывают разные работы. А смачивающий агент уменьшает поверхностное натяжение, поэтому жидкость может растекаться по твердой поверхности и проникать в нее. Оно отвечает на вопрос: смочит ли вода этот порошок? А диспергирующий агент удерживает твердые частицы после смачивания отделенными. Это отвечает на вопрос: останутся ли эти частицы обособленными?

В реальном процессе шлифования на первом месте стоит смачивание. Представьте себе агломерат пигмента как комок мелких частиц, в порах которого находится воздух. Смачивающий агент втягивает жидкость в эти поры и вытесняет воздух. Только тогда молекулы диспергатора смогут достичь поверхности частиц и адсорбироваться. Если смачивание неполное, диспергатор не сможет выполнить свою работу, поскольку он никогда не достигнет поверхности, которую должен защитить.

Многие современные добавки называются смачивающими и диспергирующими агентами, поскольку одна и та же молекула выполняет обе функции. Концептуальное различие по-прежнему имеет значение для устранения неполадок. Если проблема заключается в плохом смачивании поверхности или образовании кратеров на низкоэнергетических подложках, первым решением обычно является смачивающий агент. Если проблема заключается в осаждении, флокуляции или флотации, критическим компонентом является диспергирующий агент.

Основные типы диспергаторов для водорастворимых систем

Диспергаторы для воды можно сортировать по заряду и молекулярной структуре. Оба фактора определяют, как добавка взаимодействует с поверхностями пигмента и с окружающей системой смолы.

Обзор типов диспергаторов, используемых в покрытиях на водной основе, включая заряд, механизм стабилизации и типичные ограничения.
Тип	Зарядка	Механизм стабилизации	Лучше всего подходит для	Основное ограничение
Анионный	Отрицательный	Электростатический	Неорганические пигменты, такие как диоксид титана и оксиды железа.	Чувствителен к электролитам и изменениям pH.
катионный	Позитивный	Электростатический	Кислотные составы и избранные специальные пигменты	Плохая совместимость с анионными акриловыми и полиуретановыми системами, распространенными в водоразбавляемых красках.
Неионогенный	Нет	Слабая стерическая	Системы, в которых следует избегать ионного заряда	Ограниченное закрепление на сильнополярных пигментах.
Полимерный	Переменная	Сильная стерическая	Органические пигменты, технический углерод и смешанные смеси пигментов.	Более высокая стоимость и необходимость тестирования совместимости.

Для большинства высокоэффективных покрытий на водной основе полимерные диспергаторы являются основным выбором. Их многочисленные якорные группы прочно связываются с поверхностями пигмента, а полимерные цепи проникают в водную фазу и обеспечивают долговременную стерическую стабилизацию. Вот почему разработчики рецептур, работающие со сложными органическими пигментами или проводящей сажей, обычно обращаются к полимерные диспергаторы для стерической стабилизации вместо того, чтобы полагаться на простые ионные поверхностно-активные вещества.

Custom DH-6321 Polymeric Dispersant Suppliers, Factory - Suzhou Qingtian New Mat

Поставщики полимерных диспергаторов DH-6321, завод - Сучжоу Qingtian New Mat Suzhou Qingtian New Material Co., Ltd. - это китайские поставщики и фабрики полимерных диспергаторов DH-6321, детали: Подходит для средних и высоких ... Посмотреть продукт →

Как правильно выбрать диспергирующий агент для вашего состава на водной основе

Выбор диспергатора сводится к подбору химического состава для вашей конкретной системы. Универсального продукта не существует, но практический контрольный список охватывает большинство сценариев разработки.

Определите тип пигмента и наполнителя. Органические пигменты, включая синий и зеленый фталоцианины, углеродную сажу и некоторые хинакридоны, имеют большие гидрофобные поверхности и обычно требуют полимерных диспергаторов. Неорганические пигменты, такие как диоксид титана и оксиды железа, часто хорошо реагируют на анионные диспергаторы меньшего размера.
Подтвердите совместимость с системой смол. Диспергатор не должен дестабилизировать связующее. Эпоксидные дисперсии имеют свою собственную полярность и химический состав поверхности, поэтому продукт, предназначенный для обычных акриловых систем, может работать плохо. Для этих формулировок ищите диспергаторы, предназначенные для систем эпоксидных смол Изготовленный на заказ диспергатор DH-6200 для поставщиков эпоксидных систем, завод - Сучжоу Цинтянь Suzhou Qingtian New Material Co., Ltd. - китайский диспергатор DH-6200 для поставщиков и заводов эпоксидных систем, детали: Измельчение и диспергирование ... Посмотреть продукт → вместо этого.
Учитывайте требования конечного использования. Если покрытие должно быть проводящим, например, антистатическая грунтовка, содержащая углеродную сажу, диспергатор должен обрабатывать пигмент с большой площадью поверхности, не влияя на проводимость. Специальные оценки разработаны именно для этой ситуации.
Отфильтруйте дозировку с помощью градиента. Обычный начальный диапазон составляет от 5% до 20% диспергатора по массе пигмента, в зависимости от площади поверхности пигмента. Слишком малое значение дает плохую стабильность; слишком большое количество может повысить вязкость или повысить чувствительность конечной пленки к воде.
Подтвердите тестами на измельчение и хранение. Измеряйте тонкость помола с помощью манометра Hegman во время помола, затем проверяйте вязкость, изменение цвета и образование осадка в контролируемых условиях хранения. Эти простые тесты показывают больше, чем любые теоретические расчеты.

Более подробный пошаговый подход к подбору марок диспергаторов в соответствии с вашей формулой см. подробное руководство по выбору подходящей марки диспергатора . Чтобы сравнить доступные варианты, изучить ассортимент водных диспергаторов .

Wholesale Water-based Dispersants Manufacturers, Factory

Оптовые производители диспергаторов на водной основе, Фабрика Являясь китайским производителем и фабрикой диспергаторов на водной основе, компания Suzhou Qingtian New Material Co., Ltd. предлагает оптовые диспергаторы на водной основе... Посмотреть продукт →

Заключение

Понимание того, что такое диспергирующий агент в воде, сводится к нескольким важным моментам. Он действует как защитный слой вокруг каждой частицы, позволяя пигментам и наполнителям оставаться разделенными в непрерывной водной фазе. Он работает в три этапа: смачивание поверхности частиц, поддержка деагломерации при сдвиге и стабилизация частиц от повторной кластеризации. В покрытиях на водной основе стерическая стабилизация обычно более надежна, чем электростатическое отталкивание, поскольку она противостоит изменениям pH и помехам электролитов. Правильный выбор зависит от химического состава поверхности пигмента, совместимости смол, требований применения и проверенного теста на дозировку.

Качество дисперсии является одним из самых сильных рычагов, которые разработчик рецептуры имеет для стабильности при хранении, внешнего вида и стоимости. Если формула на водной основе имеет оседание, плавание или слабое окрашивание, в первую очередь следует обратить внимание на диспергирующий агент.