Dispersantes fornecem uma série de benefícios para muitos tipos diferentes de aplicações. É por isso que estamos apresentando uma série de postagens sobre eles. Esta é a primeira postagem da série, fornecendo uma visão geral de alto nível dos dispersantes - por que e como são usados. Postagens futuras se concentrarão em seu uso em mercados específicos.
Os dispersantes são aditivos altamente especializados usados para molhar, dispersar e estabilizar partículas sólidas em uma variedade de fases contínuas, como solventes, água e plásticos. Os dispersantes são projetados para reduzir a viscosidade e aumentar a estabilidade de uma dispersão, melhorando as propriedades estéticas do revestimento final.
A partícula contínua que está sendo dispersada é tipicamente um pigmento, mas poderia igualmente ser um agente de fosqueamento de sílica, uma cera, uma partícula condutora (carbono, grafeno, tubos nano do carbono), enchimentos inorgânicos (carbonato de cálcio, talco, baritas), ou mesmo um metal precioso (ouro, prata e platina)qualquer partícula sólida dispersa numa fase contínua (líquida ou sólida).
Ao reduzir a viscosidade, os dispersantes tornam a dispersão mais viável, ao mesmo tempo em que ajudam a melhorar a economia da produtividade, aumentando a carga de pigmento e a taxa de dispersão. Isso proporciona vantagens de envio: com mais pigmento na dispersão, a quantidade de água é reduzida, facilitando o manuseio e o transporte. A flexibilidade da formulação também pode ser melhorada com a capacidade de adicionar dispersões a uma gama mais ampla de acabamentos de base.
Estrutura de um dispersante
Um dispersante típico é uma estrutura de dois componentes, que consiste em um grupo de ancoragem capaz de ser fortemente adsorvido na superfície das partículas, e uma cadeia polimérica, que é ligada ao grupo de ancoragem e proporciona a estabilização. Os grupos âncora envolvem a partícula e as cadeias a estabilizam de forma estéril para evitar que as partículas na dispersão floculem ou se transformem em gel.
Há muitas estruturas projetadas para alcançar esta estabilidade porque todas as partículas têm diferentes naturezas de superfície e há tantos meios - água, solvente, monômeros UV, resinas - que têm ainda mais variações de polaridade. Diferentes grupos de âncoras são mais receptivos a diferentes superfícies de partículas. É a combinação particular de grupo de ancoragem e cadeia polimérica que leva à eficácia dos dispersantes.
Mais detalhes sobre a estrutura do dispersante podem ser vistos neste Video Dispersantes Tecnologia e Benefícios.
O processo de dispersão
O processo de dispersão envolve três etapas:
- Umedecimento de partículas (pré-mistura)
- Separação de partículas (alcançada por meios mecânicos)
- Estabilização das partículas (para superar as forças atrativas de Van der Waals)
O primeiro e terceiro estágios podem ser melhorados com o uso de agentes dispersores/estabilizadores eficazes, sendo o terceiro estágio o mais crítico para otimizar o desempenho de um sistema. Isso porque a terceira etapa controla a qualidade final e a estabilidade do sistema de dispersão.
Os dispersantes alcançam estabilidade através da estabilização estéril que se baseia na adsorção de materiais poliméricos às superfícies das partículas para superar as forças atrativas de Van der Waals. As propriedades necessárias para uma estabilização eficaz são:
- Forte adsorção do polímero estabilizador à superfície da partícula
- Comprimento ideal da corrente (muito longa e pode dobrar e comprimir a barreira estéril; muito curta e não superará as forças de Van der Waals)
- Boa solubilidade no meio que está sendo usado durante a dispersão
- Compatibilidade com a resina depois que o solvente se evaporou
Como são adicionados os dispersantes?
A maioria dos dispersantes são líquidos derramáveis, com alguns sendo sólidos cerosos ou granulares Idealmente, o dispersante deve ser adicionado antes do processo mecânico que decompõe tudo - antes de aplicar a energia mecânica. O melhor momento para adicionar o dispersante é durante a fase de base da moagem (onde os ingredientes principais são resina e solvente ou água), garantindo que o dispersante seja dissolvido antes de adicionar o pigmento.
Os melhores resultados vêm do dispersante que vai para a superfície da partícula como o meio mecânico de expor a superfície. O dispersante envolve a área de partícula disponível e impede que as partículas voltem juntas, resultando em uma viscosidade mais baixa.
Com isso, há casos em que os dispersantes podem ser pós-adicionados para melhorar a estabilização ou a cor no final do processo, mas eles não passarão pelo moagem original.
Melhorar a qualidade e a estabilidade da dispersão também leva a uma melhor qualidade do revestimento. Uma redução no tamanho médio das partículas de pigmento aumenta a intensidade de cor. Um benefício semelhante é visto em brilho, transparência e luminosidade. No entanto, se a estabilidade das partículas não for mantida na dispersão, as melhorias finais de desempenho podem ser revertidas.
Hiperdispersantes Lubrizol
Como mencionado anteriormente, todas as dispersões possuem uma âncora e uma corrente. A maioria dos hiperdispersantes Lubrizol são dispersantes de cadeia simples e de âncora única, que têm um peso molecular mais baixo e são bons para molhar, ou uma estrutura em "pente", ou âncoras múltiplas, dispersantes que fornecem melhor estabilização. A escolha do dispersante certo para a aplicação depende do nível de experiência e conhecimento dos dispersantes que o fabricante oferece.
Obviamente, o dispersante deve ser capaz de fazer seu trabalho sem introduzir propriedades de desempenho negativas, como baixa resistência química ou maciez da superfície, ou afetar a adesão e a durabilidade do revestimento.
Os dispersantes da Lubrizol são usados por formuladores em todo o mundo para atender a uma variedade de necessidades em muitas aplicações, incluindo tintas e revestimentos, impressão, embalagem, plásticos e compostos e aplicações eletrônicas.
