Comment choisir un dispersant pour différents types de pigments ?

Choisir le bon dispersant de pigments L'utilisation d'un dispersant est essentielle pour obtenir un développement uniforme de la couleur, une viscosité stable et une bonne conservation des formulations de revêtements et d'encres. Les pigments présentent des caractéristiques de surface, des structures particulaires et des interactions avec le milieu environnant qui leur sont propres. Un dispersant performant avec un pigment donné peut ne pas donner les mêmes résultats avec un autre.

Polywill développe des additifs pour les applications de revêtement et d'encre, notamment des agents mouillants et dispersants pour différents types de pigments et systèmes de formulation. Lors du choix d'un agent dispersant de pigments, Les formulateurs devraient prendre en compte la chimie de surface des pigments, l'adsorption des dispersants, la compatibilité avec la résine et le dosage plutôt que de se fier uniquement à la classification des pigments.

1. Comprendre les principales différences entre les types de pigments

Différents pigments, notamment les pigments inorganiques tels que le dioxyde de titane et les oxydes de fer, les pigments organiques et le noir de carbone, présentent des caractéristiques de surface et des comportements de dispersion distincts.

Ces différences influent sur la facilité avec laquelle les pigments peuvent être mouillés, sur l'efficacité avec laquelle les dispersants s'adsorbent à leur surface et sur la façon dont les particules restent séparées pendant le stockage et l'application.

Les pigments inorganiques, tels que les oxydes de fer, nécessitent généralement une attention particulière quant à leur chimie de surface et leur compatibilité avec le milieu de dispersion. Le dioxyde de titane est souvent évalué séparément, car son traitement de surface peut influencer considérablement le choix du dispersant. Les pigments organiques peuvent exiger une adsorption efficace et une stabilisation stérique, tandis que le noir de carbone présente des défis supplémentaires liés à sa surface spécifique et à sa structure d'agrégats.

Par conséquent, le type de pigment constitue un point de départ utile, mais la qualité spécifique du pigment et les conditions de formulation doivent également être prises en compte lors du choix d'un pigment. additif dispersant les pigments.

2. Comment le traitement de surface au dioxyde de titane influence-t-il le choix du dispersant ?

Le dioxyde de titane (TiO₂) est un pigment inorganique important utilisé dans les revêtements en raison de son pouvoir couvrant et de son opacité. Cependant, différentes qualités de TiO₂ peuvent présenter des comportements différents lors de la dispersion, même lorsque la taille de leurs particules est similaire.

Dans le cas du dioxyde de titane, le traitement de surface joue également un rôle important dans le choix du dispersant. Différents traitements de surface, inorganiques et organiques, peuvent influencer l'affinité de surface, le comportement de mouillage et l'adsorption du dispersant.

Par conséquent, même des qualités de dioxyde de titane présentant des tailles de particules similaires peuvent nécessiter des technologies de dispersion ou des niveaux de dosage différents pour atteindre des performances optimales.

Lors de l'évaluation d'un dispersant pour le TiO₂, les formulateurs doivent tenir compte du traitement de surface du pigment, de son affinité pour le dispersant et de sa compatibilité avec la résine ou le milieu liquide environnant. Des essais en laboratoire permettent ensuite de déterminer si l'additif sélectionné offre une viscosité, un pouvoir couvrant et une stabilité au stockage adéquats.

3. Pourquoi les pigments organiques nécessitent-ils une sélection rigoureuse du dispersant ?

Les pigments organiques, en particulier les pigments organiques haute performance à granulométrie fine, présentent souvent des défis en raison de leur surface spécifique relativement élevée et de leur chimie de surface complexe.

Les dispersants polymères de haut poids moléculaire contenant des groupes d'ancrage appropriés à l'affinité des pigments peuvent contribuer à améliorer l'adsorption et à assurer une stabilisation stérique.

Cependant, les performances du dispersant dépendent à la fois de la chimie de surface du pigment et de sa compatibilité avec la résine ou le milieu liquide environnant.

Ces facteurs expliquent pourquoi un dispersant adapté à un pigment organique peut ne pas être aussi performant avec un autre. L'efficacité des groupes d'ancrage dépend de la surface du pigment, tandis que les chaînes polymères doivent rester compatibles avec le milieu environnant pour assurer une stabilisation efficace.

Lors de la mise au point d'une formulation, le dispersant doit donc être évalué avec le système pigment organique et résine spécifique. Les indicateurs pertinents comprennent l'intensité de la couleur, la transparence le cas échéant, la viscosité et la résistance à la floculation pendant le stockage.

4. Qu'est-ce qui différencie la dispersion du noir de carbone ?

Le noir de carbone peut être difficile à disperser en raison de sa surface spécifique élevée et de ses structures d'agrégats complexes, ainsi que de la tendance de ces agrégats à former des agglomérats plus importants..

Il est important de distinguer les agrégats des agglomérats. Les particules primaires de noir de carbone sont généralement liées entre elles par de fortes liaisons. Ces agrégats peuvent s'associer pour former des agglomérats plus importants par des interactions plus faibles. Le broyage conventionnel permet principalement de désagréger les agglomérats ; il ne sépare pas nécessairement les agrégats en particules primaires individuelles.

Le dispersant doit donc assurer un mouillage et une stabilisation efficaces tout en contribuant à prévenir l'agglomération indésirable des particules après broyage.

Le dosage dépend également de la qualité du noir de carbone. Les noirs de carbone à haute coloration et les noirs de carbone conventionnels peuvent différer en termes de surface spécifique, de structure et de chimie de surface, ce qui peut influencer la quantité de dispersant nécessaire. Un dosage plus élevé peut être requis pour certaines qualités, mais il ne faut pas supposer que tous les noirs de carbone nécessitent la même quantité.

L'évaluation doit porter sur le développement de la couleur, le noircissement, la nuance bleutée, la viscosité et la stabilité au stockage. Ces résultats permettent de déterminer si le dispersant et le dosage sélectionnés conviennent à la formulation concernée.

5. Adapter le dispersant au système de formulation

Le choix du pigment ne constitue qu'un aspect de l'évaluation des dispersants. La formulation environnante influe également sur l'adsorption et la stabilisation.

Les systèmes à base d'eau, de solvants et sans solvants peuvent différer par leur polarité, leur compatibilité avec les résines et l'interaction des chaînes polymères avec le milieu liquide. Un dispersant efficace dans un système donné peut ne pas l'être dans un autre.

Dans le cas des dispersants polymères, des groupes d'ancrage appropriés favorisent l'adsorption de l'additif sur la surface du pigment, tandis que des chaînes polymères compatibles s'étendent dans le milieu environnant et contribuent à la stabilisation stérique. La répulsion électrostatique peut également contribuer à la stabilité des particules, selon la chimie du dispersant et les conditions de formulation.

Lors de l'évaluation d'un dispersant de pigments, Les formulateurs devraient prendre en considération :

• Chimie et traitement de surface des pigments
• groupes d'adsorption et d'ancrage dispersants
• Compatibilité avec la résine et le milieu liquide
• Évolution de la viscosité et de la couleur lors de la dispersion
• Stabilité pendant le stockage et les traitements ultérieurs

Ces facteurs permettent de restreindre les options avant les essais en laboratoire et de réduire le risque de choisir un additif uniquement en fonction de sa catégorie de produit générale.

6. Quelle quantité de dispersant faut-il ajouter ?

Le dosage du dispersant dépend du type de pigment, de sa qualité, des caractéristiques de surface et du système de formulation. Un dosage insuffisant peut entraîner une couverture de surface inadéquate et une mauvaise stabilisation, tandis qu'un dosage inapproprié peut affecter la viscosité, le développement de la couleur ou les performances globales de la formulation.

Par exemple, Coadd™ D-6075B, un dispersant polymère à haut poids moléculaire pour les revêtements à base d'eau, a des plages de dosage recommandées différentes selon le type de pigment.

Les plages de dosage initiales typiques, calculées en fonction du poids du pigment, sont de 1,5 à 3,0 lTP3T pour le dioxyde de titane, de 15 à 4,0 lTP3T pour les pigments organiques et de 20 à 5,0 lTP3T pour le noir de carbone. Ces valeurs constituent des indications générales et non des exigences de formulation fixes. Le dosage optimal doit être confirmé par des essais en laboratoire, en fonction de la qualité du pigment et de la formulation du revêtement.

Les plages de dosage publiées par le fabricant pour Coadd™ D-6075B sont résumées ci-dessous.

Ces plages de valeurs sont des recommandations spécifiques à chaque produit et non des exigences universelles pour tous les dispersants ou pigments. En particulier, la plage de valeurs pour le noir de carbone ne doit pas être interprétée comme signifiant que chaque qualité de noir de carbone nécessite un dosage de 20% ou plus. La quantité appropriée doit être déterminée par des essais et vérifiée à l'aide de la fiche technique la plus récente du produit.

7. Guide pratique de sélection des dispersants

Le tableau suivant récapitule les principaux facteurs à prendre en compte lors de l'évaluation d'un agent dispersant de pigments pour différents types de pigments.

Ce guide constitue un point de départ pour la sélection et l'essai d'un dispersant. Les performances réelles dépendent de la qualité du pigment, de la chimie des additifs, du système de résine et des conditions de traitement.

8. Comment les tests en laboratoire peuvent-ils confirmer la sélection ?

Les essais en laboratoire sont indispensables pour confirmer l'efficacité d'un dispersant sélectionné dans la formulation prévue. Les descriptions de produits et les plages de dosage recommandées permettent de restreindre le choix, mais ne sauraient remplacer les essais d'application.

Une évaluation pratique devrait examiner plusieurs aspects :

• Efficacité de dispersion : Évaluer si le dispersant permet un mouillage et un broyage efficaces du pigment dans les conditions de traitement sélectionnées.
• Viscosité: Mesurer la viscosité pendant la préparation et après stockage afin d'identifier les changements indésirables.
• Performance des couleurs : Évaluer l'intensité de la couleur, le noirceur, la nuance bleue, la brillance ou la transparence en fonction du pigment et de l'application.
• Stabilité du stockage : Vérifier la présence de sédimentation, de floculation ou d'autres changements après le stockage.
• Compatibilité de la formulation : Vérifiez que le dispersant fonctionne correctement avec la résine et le milieu liquide sélectionnés.

Comparer plusieurs niveaux de dosage peut aider à identifier une plage de fonctionnement appropriée plutôt que de supposer qu'augmenter la concentration de dispersant améliorera toujours les performances.

Conclusion

Choisir un modèle approprié dispersant de pigments Cela nécessite une bonne compréhension des caractéristiques de surface des pigments, de l'adsorption des dispersants, de la compatibilité de la formulation et du dosage. Le traitement de surface au dioxyde de titane peut influencer le choix du dispersant, les pigments organiques peuvent nécessiter un ancrage polymérique efficace et une stabilisation stérique, et le noir de carbone requiert une attention particulière à sa structure agrégée et à ses propriétés spécifiques.

Polywill propose des additifs dispersants pour différents types de pigments et systèmes de formulation. Son produit Coadd™ D-6075B fournit des recommandations de dosage publiées pour le dioxyde de titane, d'autres pigments inorganiques, des pigments organiques et le noir de carbone. En combinant ces recommandations avec des essais en laboratoire, les formulateurs peuvent identifier le dispersant et le dosage adaptés à leur application spécifique de revêtement ou d'encre.

Forte de plus de 30 ans d'expérience dans le secteur, Polywill dispose d'un centre de R&D de plus de 5 000 m². L'entreprise détient 32 brevets, dont 17 à l'international, qui soutiennent ses travaux de développement de procédés de fabrication additive et de solutions techniques pour les clients industriels.