Historicamente, a forma física do dispersante não era uma grande preocupação, pois ele seria dissolvido em um solvente, seja um solvente químico ou água. Uma vez dissolvido em um solvente, o dispersante se torna mais fácil para os formuladores manusearem.

No entanto, para atender aos requisitos regulatórios e metas de sustentabilidade, tem havido um esforço para reduzir os COVs e mudar de solventes não aquosos para soluções à base de água. Adicionar água reduz a viscosidade do dispersante, mas também significa que é necessário utilizar um biocida para evitar o crescimento microbiano e a contaminação, o qual apresenta seus próprios desafios, pois os níveis permitidos de biocidas continuam a diminuir.

Uma solução alternativa é mudar para um dispersante 100% ativo, que elimina a necessidade de qualquer tipo de solvente/diluente, eliminando preocupações ambientais e regulatórias e melhorando a eficiência da fabricação, do transporte e do armazenamento.

Superação dos desafios de manuseio

O desafio, então, passa a ser o fato de que muitos dispersantes comuns que são 100% ativos têm forma física e capacidade de manuseio ruins em temperatura ambiente. Os dispersantes sólidos geralmente são cerosos, portanto não conseguem formar pó, enquanto os dispersantes líquidos geralmente são altamente viscosos (muito pegajosos).

Essas formas físicas se devem às estruturas moleculares e aos componentes necessários para fornecer os principais atributos de desempenho dos dispersantes, que podem ser divididos em dois componentes principais: cadeia de estabilização estérica e uma âncora. A cadeia de estabilização estérica deve ser solúvel no meio do revestimento e ser de tamanho suficiente para fornecer estabilização estérica. Infelizmente, os materiais comuns que fornecem essas características geralmente afetam o manuseio de forma negativa. O componente âncora deve ser desenhado para uma boa ligação com os pigmentos, e deve ser altamente funcional e interativo, o qual conduz à formacão de interações intermoleculares. Infelizmente, também tende a se ligar com qualquer outro elemento. Embora uma parte seja geralmente dominante na composição, ambas as partes desempenham um papel na forma física e, portanto, ambas devem ser projetadas cuidadosamente para facilitar o manuseio.

Os dispersantes trazem intrinsecamente desafios em termos da forma física, porque se eles vão ser ligados com pigmentos (interações intermoleculares), também se prenderão a outros elementos. Se o dispersante for ceroso, ele não fluirá facilmente do seu recipiente de armazenamento para a formulação. O calor provavelmente seria necessário para derreter o dispersante, o qual acarreta custos adicionais de energia e nem todos os formuladores têm o equipamento para fazer isso. Os dispersantes altamente viscosos também não fluem facilmente.

Há um equilíbrio entre a "aderência" das interações intermoleculares e os atributos de desempenho para superar esses desafios físicos e de manuseio. Em um nível elevado, há tres métodos para atingir esse equilíbrio:

Seleção cuidadosa das matérias-primas para fornecer um dispersante fluido.
Otimização do tamanho do polímero. As partículas maiores tendem a proporcionar níveis mais elevados de desempenho, mas são mais difíceis de manusear. O objetivo é encontrar o ponto ideal entre partículas maiores e menores para proporcionar desempenho e facilidade de manuseio.
Utilizar tecnologia de âncora para controlar as interações intermoleculares. Ao controlar exatamente quais são essas interações, quantas delas existem e como estão agindo, também pode ser controlada a forma física do dispersante.

100% de dispersantes ativos e fluidos

A Lubrizol utilizou todos os três métodos no desenvolvimento do Solsperse™ W150 Hyperdispersant, que é um dispersante 100% ativo que pode fluir em temperatura ambiente. É um dispersante com várias âncoras que equilibra o tamanho do polímero com as propriedades de fluxo e foi projetado para revestimentos e corantes à base de água de alto desempenho. É adequado para uso em uma ampla gama de pigmentos orgânicos, pigmentos/partículas inorgânicas e cargas em dispersões contendo resina e sem resina.

Por ser fluido, o Solsperse™ W150 é fácil de manusear. Por ser 100% ativo, ele elimina a necessidade de diluentes e os riscos que podem vir com os solventes ou a necessidade de água. Sem água e sem o potencial de crescimento microbiano e contaminação, não há necessidade de biocidas, o qual proporciona benefícios regulatórios e de prazo de validade.

O fato de ser 100% ativo também proporciona eficiências logísticas e de fabricação, pois é necessário menos dispersante. Um dispersante típico deve ser 40% ativo. Portanto, o transporte de 100 toneladas de produto diluído típico equivale a 40 toneladas de dispersante ativo, enquanto o transporte de 100 toneladas de 100% de produto ativo equivale a 100 toneladas de dispersante ativo, o que resulta em economia nos custos de transporte e armazenamento.

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O valor de dispersantes fluidos e 100% ativos