습윤분산제는 오랫동안 사용되어 왔으며, 분자당 접착기(음이온성, 양이온성, 비이온성)이 있는 지방산을 기반으로 하며 저분자량 폴리머로 분류할 수 있는 경우가 많습니다. 이들은 탈응집 효과가 있으며 무기 안료를 안정화시키는 데 성공적으로 사용되어 오늘날에도 여전히 사용되고 있습니다. 예를 들어 오랜 역사를 자랑하는 ANTI‑TERRA‑U는 이 그룹에 속하는 첨가제로 여전히 널리 사용되고 있습니다. 최근 개발된 제품으로는 방향족 용제를 포함하지 않거나 용제를 전혀 포함하지 않는 등 최신 요건을 충족하는 DISPERBYK‑107 또는 DISPERBYK‑108과 같은 제품이 있습니다. DISPERBYK‑111 또는 DISPERBYK‑180과 같은 제품은 자동차 부문 및 산업용 도료 시스템에서 이산화티타늄 및 무기 안료를 안정화시키는 데 사용됩니다.
그러나 유기 안료(또는 미세 입자 카본 블랙 안료)를 응집으로부터 안정화해야 하는 경우, 이러한 첨가제는 상당한 약점을 보입니다. 첨가제가 효과를 발휘하기 위해서는 안료 표면에 내구성을 가지고 영구적으로 흡착되는 것이 가장 중요하며, 이는 안정된 보호 층을 형성할 수 있는 유일한 방법이기 때문입니다. 무기 안료는 이온 구조로 되어 있고 표면 극성이 상대적으로 높기 때문에 첨가제를 비교적 쉽게 흡착할 수 있습니다. 유기 안료는 완전히 다른 구조를 가지고 있습니다. 여기서 안료 결정은 주로 비극성을 띠고 분자간 힘에 의해 서로 결합된 개별 분자로 구성됩니다. 결과적으로 유기 안료는 표면이 매우 비극성이므로 기존 첨가제의 적절한 흡착을 다소 어렵게 만듭니다. 접착기와 안료 표면 사이의 상호 작용력이 미미하기 때문에 분산 첨가제는 매우 쉽게 떨어질 수 있으며 안료 입자 주위에 안정된 보호 층이 없습니다. 실제로 이는 많은 경우, 유기 안료가 저분자량 습윤분산제를 사용하여도 충분히 탈응집되지 않고 안정화되지 않음을 의미합니다. 게다가 입자가 미세한 유기 안료가 입자가 굵은 무기 안료보다 응집하는 경향이 더 강하기 때문에 이러한 문제는 더욱 복잡해집니다. 전체 안료 표면을 첨가제 분자로 덮어야 하고 입자 크기가 작고 유기 안료의 비표면적이 더 넓기 때문에 상당히 많은 첨가제 양이 필요합니다. 첨가제 양이 많으면 도막의 특성(예: 경도, 내수성)에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
고분자 습윤분산제: 다수의 흡착기는 유기 안료와 같이 극성이 낮은 안료 표면에서도 우수한 흡착력을 보장합니다. 또한 안료 표면에서 뻗어 있는 고도로 용해 된 폴리머 세그먼트는 안료의 입체 안정화를 유발합니다.
다양한 이유로 인해 과거에는 중금속이 없고 더 선명한 음영을 위해 더 많은 유기 안료가 사용되었으며, 이러한 추세는 새로운 첨가제 그룹인 고분자 습윤분산제의 개발로 이어졌습니다. 이들은 주로 두 가지 구조적 특징으로 기존의 저분자량 제품과 차별화되는데, 하나는 분자량이 상당히 커서 바인더와 유사한 성질을 가지고 있다는 점입니다. 그러나 이는 부차적 효과에 불과하며 더 중요한 것은 이러한 첨가제에는 매우 많은 수의 접착기가 포함되어 있다는 것입니다. 이 모든 접착기를 수용하기 위해서는 분자의 크기가 커져야 합니다. 안료 표면에 대한 접착기의 흡착력이 약하더라도 첨가제와 안료 사이의 접촉점이 많기 때문에 유기 안료에서도 안정적이고 내구성 있는 흡착을 달성할 수 있습니다. 이러한 첨가제는 기존 제품과 동일한 방식으로 바인더 용액으로 뻗는 폴리머 세그먼트의 입체 장해에 의해 안정 효과를 발휘합니다.
최적의 안정화는 이러한 폴리머 사슬이 적절하게 펼쳐져 주변 폴리머 용액과 꽤 적합한 경우에만 가능합니다. 이 상ㅇ요성이 제한되면 폴리머 사슬이 붕괴됩니다. 결과적으로 입체 장해와 그에 따른 안정화의 모든 기회가 사라집니다. 고분자 첨가제와 다양한 도료 바인더의 적합성은 저분자 첨가제의 상용성 보다 훨씬 더 제한적입니다. 따라서 분자량, 극성 및 상용성에 따라 분류된 화학적으로 관련된 첨가제 제품군 전체를 사용할 수 있습니다.
폴리머 루프와 사슬 형태의 접착기와 바인더 친화 세그먼트는 다양한 방식으로 서로 결합할 수 있습니다. 블록 및 연결 공중합체는 이미 성공적으로 입증되었습니다. 탈응집된 안료의 우수한 입체 안정화를 위해서는 여러 가지 요인이 중요합니다. 분자 질량과 분자 질량 분포는 폴리머 구조 설계에 중요한 역할을 합니다.
고분자 습윤분산제는 접착기와 바인더 친화 사슬의 다양한 조합으로 가능합니다.
고분자량 습윤분산제는 유기 안료를 위해 특별히 개발되었지만, 실제로는 무기 안료, 특히 혼합된안료 을 안정화시키는 데에도 적합합니다.
이 그룹의 주요 첨가제에는 자동차 도료와 같은 고품질 산업용 도료를 위한 DISPERBYK‑161과 광범위한 산업 용도를 위한 DISPERBYK‑2163 또는 DISPERBYK‑2164(방향족 물질 없음)가 있습니다. 이러한 첨가제에는 양이온성 흡착기가 포함되어 있어 특수한 경우에는 도료 배합에서 산성 성분(예: 코일 도료의 산성 촉매)과 상호 작용할 수 있습니다. 이러한 경우 DISPERBYK‑170 또는 DISPERBYK‑174 제품군의 첨가제를 권장합니다. 이 제품들은 다른 접착기의 화학적 성질을 사용하므로 이러한 문제를 피할 수 있습니다. 또한 입체적으로 방해되는 양이온성 점착기를 가진 최신 분기(branched) 구조(DISPERBYK‑2155) 또는 안료 친화적 블록이 캡슐화된 복잡한 코어 쉘 폴리머(DISPERBYK‑2152)도 있습니다. 이를 통해 카본 블랙뿐만 아니라 무기 안료 및 유기 안료의 안정화에 일정한 효과를 발휘하고 도료 시스템과 첨가제의 반응성을 최소화할 수 있습니다.
에멀젼 바인더를 기반으로 하는 수성 시스템과 주로 건축용 도료 분야에서 사용되는 에멀젼 페인트 및 플라스터의 경우, 안료는 주로 정전기 반발력에 의해 안정화됩니다. 폴리카르복실산의 암모늄 염(예: BYK‑154)이 자주 사용됩니다.
원칙적으로 수용성 바인더 용액 또는 이러한 바인더 용액과 바인더 용액 에멀젼의 조합(하이브리드 시스템)을 기반으로 하는 수성 시스템도 안료 안정화를 위해 정전기 반발력을 사용할 수 있습니다. 그러나 실제로는 고분자 습윤분산제를 사용한 입체 안정화가 특히 고품질 산업용 도료에서 자주 선호되는 것으로 나타났습니다. 이 메커니즘은 유성 도료와 동일한 방식으로 작용하며, 유일한 요건은 고분자 첨가제가 수성 주변 환경과의 상용성을 보장할 수 있을 만큼 충분히 극성이어야 한다는 것입니다. 극성이 너무 높으면 도막의 내구성(예: 내수성)에 악영향을 미칠 수 있으므로 이러한 첨가제가 수용성인 것이 반드시 바람직한 것은 아닙니다. 이 첨가제 그룹의 대표적인 제품으로는 DISPERBYK‑184, DISPERBYK‑190 및 DISPERBYK‑194 N이 있습니다.
