Projeto de grupo de ancoragem de dispersantes poliméricos: Como melhorar a estabilidade de dispersão de dióxido de titânio através de copolímeros em bloco?

O dióxido de titânio é a principal matéria-prima no campo de revestimento e tinta, e sua estabilidade de dispersão afeta diretamente o poder de cobertura, brilho e resistência às intempéries do revestimento. No entanto, a superfície das partículas de dióxido de titânio é altamente polar e fácil de aglomerar, o que dificulta muito a dispersão em sistemas apolares. O dispersante de copolímero em bloco tornou-se a tecnologia chave para resolver esse problema por meio da interação sinérgica entre o grupo de ancoragem e a cadeia de solvatação. A seguir, uma análise aprofundada do design molecular ao efeito de aplicação:

(1) Forte combinação de grupos de ancoragem e superfície de dióxido de titânio

O grupo de ancoragem do copolímero em bloco é adsorvido na superfície do dióxido de titânio por meio de vários mecanismos, como ligação iônica, ligação de hidrogênio e polaridade:

1. Otimização do grupo ácido: ácido carboxílico (-COOH), ácido sulfônico (-SO3H) e outros grupos podem formar uma coordenação estável com o grupo hidroxila na superfície do dióxido de titânio, e experimentos mostram que o dispersante contendo grupo ácido sulfônico pode aumentar a energia de adsorção em mais de 40%.

2. Bloco projeto da estrutura: ABA-tipo estrutura (como poliacrilato-B-poliestireno-B-ácido poliacrílico) é usado, a seção hidrofóbica intermediária aumenta a compatibilidade com o sistema orgânico e as seções hidrofílicas em ambas as extremidades fortalecem o efeito de ancoragem.

3. Verificação dinâmica de adsorção: Através da observação de microscopia de força atômica (AFM), verificou-se que a espessura da camada de adsorção dos copolímeros em bloco na superfície do dióxido de titânio pode chegar a 5-8 nm, excedendo em muito os 1-2 nm dos dispersantes tradicionais.

(2) o efeito de barreira tridimensional da cadeia de solvatação

A cadeia de solvatação de copolímeros em bloco mantém a estabilidade da dispersão por meio de efeitos de impedimento estérico e repulsão de entropia:

1. Controle do comprimento da corrente: o peso molecular do poliéter (como PEO) ou segmento de corrente de poliéster precisa ser controlado na faixa de 5000-20000, muito curto é resistência estérica insuficiente, muito longo é fácil levar ao dobramento da corrente.

2. Design responsivo: A introdução de segmentos de cadeia sensíveis à temperatura (como polina-isopropilacrilamida) desencadeia a contração dos segmentos de cadeia durante o processo de secagem do revestimento para formar uma camada protetora densa.

3. Verificação quantitativa: o teste do medidor de tamanho de partícula a laser mostra que a pasta de dióxido de titânio dispersa pelo copolímero em bloco tem uma taxa de crescimento do tamanho de partícula inferior a 5% após 30 dias de armazenamento, enquanto o sistema dispersante tradicional atinge 20%.

(3)Regulação precisa da tecnologia de polimerização RAFT

Com a polimerização reversível por transferência de cadeia de adição e quebra (RAFT), é possível o controle preciso da estrutura do bloco:

1. Estreitamento da distribuição de peso molecular: PDI (índice de polidispersão) pode ser controlado em 1,1-1,3 para garantir a consistência do desempenho de diferentes lotes de dispersantes.

2. Posicionamento do grupo funcional: grupos de ancoragem (como anidrido maleico) são introduzidos no processo de polimerização, de modo que cada segmento da cadeia contenha 3-5 pontos de adsorção ativos.

3. Caso industrial: Uma empresa usa o dispersante produzido pelo método RAFT para aumentar a eficiência de dispersão do dióxido de titânio em resina alquídica em 200% e encurtar o tempo de moagem de 8 horas para 2,5 horas.

(4) Efeito de aplicação e verificação da indústria

1. Dados de melhoria de desempenho:

A taxa de cobertura aumentou de 0,92 para 0,98 (padrão GB/T 9755) Redução de 50% da viscosidade da pasta sólida de 2500mPa·s para 800mPa·s (teste do viscosímetro Brookfield)

2. Conformidade ambiental: não contém APEO e atende aos requisitos da lista SVHC dos regulamentos REACH.

Conclusão e guia de ação

Os dispersantes de copolímero em bloco rompem o gargalo técnico tradicional por meio do design molecular e se tornaram a escolha padrão para revestimentos de alta qualidade e formulações de tinta. Entre em contato com engenheiros para obter uma solução de dispersante personalizada.