Đặc tính chức năng của bảy nhóm chất phân tán phổ biến
Chất phân tán là loại polymer lưỡng tính chứa cả cấu trúc ưa nước và kỵ nước; chúng giúp ổn định sự phân tán của các chất rắn hoặc chất lỏng trong các môi trường không tương thích thông qua các cơ chế như lực đẩy tĩnh điện hoặc hiệu ứng cản trở không gian của polymer, đảm bảo các nhóm ưa nước và kỵ nước trong phân tử hoạt động hiệu quả.
Chất phân tán có phạm vi ứng dụng rộng rãi và đa dạng về chủng loại; chúng chủ yếu được phân thành bảy loại chính: anion, cation, phi ion, lưỡng tính, trung hòa điện, dạng polymer và siêu phân tán (hyper-dispersant).
Chất phân tán Anion
Xét về hiệu quả chi phí và khả năng phân tán, chất phân tán anion được coi là loại phụ gia đầy hứa hẹn và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Chất phân tán anion bao gồm hai thành phần cấu trúc: nhóm ưa nước mang điện tích âm và mạch hydrocarbon ưa dầu (kỵ nước).
Chất phân tán Cation
Cấu trúc phân tử của chất phân tán cation thường gồm hai phần: nhóm ưa nước mang điện tích dương và mạch hydrocarbon ưa dầu; các hợp chất được tạo thành từ hai phần này chính là các chất hoạt động bề mặt cation.
Chất phân tán cation thể hiện khả năng hấp phụ cực mạnh trên bề mặt vật liệu và được sử dụng rộng rãi với các loại bột màu như muội than (carbon black) và bột màu hữu cơ.
Chất phân tán Phi ion
Chất phân tán phi ion được tạo thành từ các hợp chất không bị ion hóa và không mang điện tích. Mặc dù có khả năng làm giảm sức căng bề mặt và cải thiện tính thấm ướt—và lực phân tán thường yếu hơn so với chất phân tán ion (anion/cation)—chúng vẫn mang lại hiệu quả phân tán tuyệt vời trong các hệ thống hoặc vật liệu cụ thể, chẳng hạn như môi trường phân tán nhạy cảm với pH, hệ thống đa điện tích và dung môi hữu cơ.
Hiện nay, các chất phân tán phi ion phổ biến nhất trên thị trường—và được ứng dụng rộng rãi—bao gồm các sản phẩm cộng hợp ethylene oxide với acid béo (R-COO(CH2CH2O)nH), các dẫn xuất polyethyleneimine ((NHCH2CH2)nNH2) và polyethylene glycol polyol (HO(CH2CH2O)nH).
Chất phân tán Lưỡng tính
Polymer lưỡng tính, còn được gọi là polyampholyte, chứa các đơn vị lặp lại của cả monomer cation và anion.
Các chất phân tán lưỡng tính phổ biến bao gồm carboxylate và sulfonate; trong số các chất phân tán loại carboxylate, loại dẫn xuất từ acid amin và loại betaine là phổ biến nhất. Chất phân tán trung hòa điện
Đặc điểm cơ bản của các chất phân tán trung hòa điện là kích thước của các nhóm chức hữu cơ mang điện tích âm (anion) và dương (cation) xấp xỉ bằng nhau; toàn bộ phân tử ở trạng thái trung hòa về điện nhưng vẫn mang tính phân cực.
Oleylamino oleate là một chất phân tán trung hòa điện phổ biến trên thị trường và có phạm vi ứng dụng rộng rãi. Chất phân tán dạng polymer: Là một nhóm polymer đặc thù, các chất phân tán dạng polymer có đặc điểm là khối lượng phân tử lớn và khả năng phân tán tuyệt vời. Những tính chất này chủ yếu bắt nguồn từ sự hiện diện của cả nhóm ưa nước và nhóm kỵ nước trong cấu trúc phân tử của chúng. Các loại chất phân tán dạng polymer phổ biến bao gồm copolymer của axit (meth)acrylic và (meth)acrylate, cũng như các polyether có khối lượng phân tử thấp được tổng hợp từ axit polyhydroxystearic. Cấu trúc phân tử của chúng có thể được hình thành theo ba cách: ghép các mạch kỵ nước vào mạch chính ưa nước, ghép các mạch ưa nước vào mạch chính kỵ nước, hoặc sắp xếp các đoạn ưa nước và kỵ nước xen kẽ nhau.
Siêu chất phân tán (Hyperdispersants)
Siêu chất phân tán là các copolymer khối (block copolymer) có nhiều nhóm neo giữ (anchoring groups) trong cấu trúc phân tử. Chúng mang lại khả năng thấm ướt và phân tán tuyệt vời trên bề mặt hạt màu—đặc biệt hiệu quả đối với các loại hạt màu khó phân tán như titan dioxide và xanh phthalocyanine—đồng thời cải thiện đáng kể các tính chất như độ linh động của lớp phủ, độ bóng và độ bám dính, chủ yếu nhờ vào ái lực mạnh mẽ mà chúng tạo ra với bề mặt hạt màu.