Conception du groupe d’ancrage des dispersants polymères: comment améliorer la stabilité de dispersion du dioxyde de titane à travers des copolymères blocs?

Le dioxyde de titane est la matière première de base dans le domaine du revêtement et de l’encre, et sa stabilité de dispersion affecte directement le pouvoir de couverture, la brillance et la résistance aux intempéries du revêtement. Cependant, la surface des particules de dioxyde de titane est très polaire et facile à agglomérer, ce qui rend très difficile sa dispersion dans les systèmes non polaires. Le dispersant de copolymère bloc est devenu la technologie clé pour résoudre ce problème grâce à l’interaction synergique entre le groupe d’ancrage et la chaîne de solvation. Ce qui suit est une analyse approfondie de la conception moléculaire à l’effet d’application:

(1) combinaison forte de groupes d’ancrage et de surface de dioxyde de titane

Le groupe d’ancrage du copolymère bloc est adsorbe à la surface du dioxyde de titane par de multiples mécanismes tels que la liaison ionique, la liaison hydrogène et la polarité:

1. Optimisation du groupe acide: l’acide carboxylique (-COOH), l’acide sulfonique (-SO3H) et d’autres groupes peuvent former une coordination stable avec le groupe hydroxyle à la surface du dioxyde de titane, et des expériences montrent que le dispersant contenant le groupe acide sulfonique peut augmenter l’énergie d’adsorption de plus de 40%.

2. bloc Conception de structure: structure de type aa (comme L’acide polyacrylate-b-polystyrène-b-polyacrylique) est utilisé, la section hydrophobe moyenne améliore la compatibilité avec le système organique, et les sections hydrophiles aux deux extrémités renforcent l’effet d’ancrage.

3. Vérification dynamique d’adsorption: grâce à l’observation de la microscopie à force atomique (AFM), il a été constaté que l’épaisseur de la couche d’adsorption des copolymères de blocs à la surface du dioxyde de titane peut atteindre 5-8nm, dépassant de loin les 1-2nm des dispersants traditionnels.

(2) l’effet de barrière tridimensionnelle de la chaîne d’solvation

La chaîne d’solvation des copolymères de blocs maintient la stabilité de dispersion grâce à des effets d’entrave stérique et de répulsion d’entropie:

1. Contrôle de longueur de chaîne: le poids moléculaire du segment de chaîne de polyéther (tel que le PEO) ou de polyester doit être contrôlé dans la gamme 5000-20000, trop court est une résistance stérique insuffisante, trop long est facile à conduire au pliage de chaîne.

2. Conception réactive: l’introduction de segments de chaîne sensibles à la température (comme le polyn-isopropylacrylamide) déclenche la contraction des segments de chaîne pendant le processus de séchage du revêtement pour former une couche protectrice dense.

3. Vérification Quantitative: le test de mesure de la taille des particules au laser montre que la pâte de dioxyde de titane dispersée par le copolymère de bloc a un taux de croissance de la taille des particules de moins de 5% après 30 jours de stockage, tandis que le système de dispersion traditionnel atteint 20%.

(3) règlement précis de la technologie de polymérisation de radeau

Avec la polymérisation de transfert de chaîne d’addition-rupture réversible (RAFT), un contrôle précis de la structure des blocs est possible:

1. Rétrécissement de la distribution du poids moléculaire: PDI (indice de polydispersion) peut être contrôlé à 1.1-1.3 pour assurer la cohérence des performances de différents lots de dispersants.

2. Positionnement des groupes fonctionnels: des groupes d’ancrage (tels que l’anhydride maléique) sont introduits dans le processus de polymérisation, de sorte que chaque segment de chaîne contient 3-5 points d’adsorption actifs.

3. Boîtier industriel: une entreprise utilise le dispersant produit par la méthode radeau pour augmenter l’efficacité de dispersion du dioxyde de titane dans la résine alkyde de 200% et raccourcir le temps de broyage de 8 heures à 2,5 heures.

(4) effet d’application et vérification de l’industrie

1. Données d’amélioration des performances:

Taux de couverture augmenté de 0,92 à 0,98 (norme GB/T 9755) réduction de 50% de la viscosité des boues solides de 2500mPa· S à 800mPa· S (test de viscosité Brookfield)

2. Conformité environnementale: ne contient pas d’apeo et répond aux exigences de la liste SVHC de la réglementation REACH.

Conclusion et guide d’action

Les dispersants à copolymères à blocs brisent le goulot d’étranglement technique traditionnel grâce à leur conception moléculaire et sont devenus le choix standard pour les revêtements et les formulations d’encre haut de gamme. Contactez les ingénieurs pour une solution dispersante personnalisée.