Caractéristiques fonctionnelles de sept catégories courantes de dispersants
Un dispersant est un polymère amphiphile comportant à la fois des structures hydrophiles et hydrophobes ; il stabilise la dispersion de solides ou de liquides au sein de milieux incompatibles grâce à des mécanismes tels que la répulsion électrostatique ou l’encombrement stérique polymérique, en assurant le fonctionnement efficace des groupes hydrophiles et hydrophobes de la molécule.
Les dispersants trouvent de nombreuses applications et se déclinent en une grande variété de types ; ils sont principalement classés en sept catégories majeures : anioniques, cationiques, non ioniques, amphotères, électriquement neutres, polymériques et hyperdispersants.
Dispersants anioniques
En termes de rapport coût-efficacité et de performance de dispersion, les dispersants anioniques sont considérés comme des additifs prometteurs et largement utilisés dans l’industrie.
Les dispersants anioniques se composent de deux éléments structurels : un groupe hydrophile chargé négativement et une chaîne hydrocarbonée lipophile.
Dispersants cationiques
La structure moléculaire des dispersants cationiques comprend généralement deux parties : un groupe hydrophile chargé positivement et une chaîne hydrocarbonée lipophile ; les composés formés par l’association de ces deux parties constituent des tensioactifs cationiques.
Les dispersants cationiques présentent une adsorption exceptionnellement forte sur les surfaces des matériaux et sont largement utilisés avec des pigments tels que le noir de carbone et les pigments organiques.
Dispersants non ioniques
Les dispersants non ioniques sont constitués de composés qui ne s’ionisent pas et ne portent pas de charge électrique. Bien qu’ils puissent réduire la tension superficielle et améliorer la mouillabilité — et que leur pouvoir dispersant soit généralement plus faible que celui des dispersants ioniques (anioniques/cationiques) — ils offrent d’excellents résultats de dispersion dans des systèmes ou matériaux spécifiques, tels que les milieux de dispersion sensibles au pH, les systèmes à charges multiples et les solvants organiques.
Actuellement, les dispersants non ioniques les plus courants sur le marché — et les plus largement utilisés — comprennent les adduits d’oxyde d’éthylène et d’acides gras (R-COO(CH2CH2O)nH), les dérivés de polyéthylèneimine ((NHCH2CH2)nNH2) et les polyols de polyéthylène glycol (HO(CH2CH2O)nH).
Dispersants amphotères
Les polymères amphotères, également appelés polyampholytes, contiennent des motifs répétitifs issus à la fois de monomères cationiques et anioniques.
Les dispersants amphotères courants incluent les carboxylates et les sulfonates ; parmi les dispersants de type carboxylate, les types « acides aminés » et « bétaïne » sont les plus répandus. Dispersants électronutres
La caractéristique fondamentale des dispersants électronutres réside dans le fait que les tailles de leurs groupes fonctionnels organiques anioniques et cationiques sont sensiblement égales ; la molécule dans son ensemble est électriquement neutre tout en présentant une certaine polarité.
L’oléylamino-oléate est un dispersant électronutre courant sur le marché, apprécié pour la diversité de ses applications. Dispersants polymères : En tant que classe spécifique de polymères, les dispersants polymères se distinguent par une masse molaire élevée et d’excellentes capacités de dispersion. Ces propriétés découlent principalement de la présence simultanée de groupes hydrophiles et hydrophobes au sein de leur structure moléculaire. Parmi les types courants de dispersants polymères, on trouve les copolymères d’acide (méth)acrylique et de (méth)acrylate, ainsi que les polyéthers de faible masse molaire dérivés de l’acide polyhydroxystéarique. Leur structure moléculaire peut être élaborée de trois manières : par greffage de chaînes hydrophobes sur un squelette hydrophile, par greffage de chaînes hydrophiles sur un squelette hydrophobe, ou par agencement alterné de segments hydrophiles et hydrophobes.
Hyperdispersants
Les hyperdispersants sont des copolymères à blocs comportant de multiples groupes d’ancrage au sein de leur structure moléculaire. Ils assurent un excellent mouillage et une dispersion optimale à la surface des pigments — s’avérant particulièrement efficaces pour les pigments difficiles à disperser tels que le dioxyde de titane et le bleu de phtalocyanine — et améliorent considérablement des propriétés telles que la fluidité du revêtement, le brillant et l’adhérence, grâce notamment à la forte affinité qu’ils établissent avec la surface du pigment.