สารกระจายตัว

สารกระจายตัวเป็นสารเติมแต่งเฉพาะทางที่ใช้เพื่อทำให้อนุภาคของแข็งเปียก กระจายตัว และทำให้เสถียรในเฟสต่อเนื่องต่างๆ เช่น ตัวทำละลาย น้ำ และพลาสติก สารกระจายตัวได้รับการออกแบบมาเพื่อลดความหนืดและเพิ่มความเสถียรของสารกระจายตัว พร้อมทั้งเพิ่มคุณสมบัติความสวยงามของการเคลือบขั้นสุดท้าย

โดยทั่วไปอนุภาคแข็งที่ถูกกระจายนั้นจะเป็นเม็ดสี แต่ก็อาจเป็นสารทำให้ทึบซิลิกา ขี้ผึ้ง อนุภาคที่มีสภาพเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (คาร์บอน กราฟีน ท่อนาโนคาร์บอน) ตัวเติมอนินทรีย์ (แคลเซียมคาร์บอเนต ทัลค์ แบไรต์) หรือแม้แต่โลหะมีค่า (ทอง เงิน และแพลตตินัม) ก็ได้ ซึ่งเป็นอนุภาคแข็งใดๆ ที่กระจายอยู่ในเฟสต่อเนื่อง (ของเหลวหรือของแข็ง)

การลดความหนืดทำให้สารกระจายตัวทำให้สารกระจายตัวทำงานได้ดีขึ้น ขณะเดียวกันก็ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตด้วยการเพิ่มปริมาณเม็ดสีและอัตราการกระจายตัว ซึ่งทำให้มีข้อดีในการขนส่ง กล่าวคือ เมื่อมีเม็ดสีในสารกระจายตัวมากขึ้น ปริมาณน้ำก็จะลดลง ทำให้จัดการและขนส่งได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ ความยืดหยุ่นของสูตรยังปรับปรุงได้ด้วยความสามารถในการเพิ่มสารกระจายตัวให้กับพื้นผิวพื้นฐานที่หลากหลายยิ่งขึ้น

สารกระจายตัวทั่วไปมีโครงสร้างสององค์ประกอบ ซึ่งประกอบด้วยกลุ่มยึดที่สามารถดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคได้อย่างแข็งแรง และโซ่โพลีเมอร์ซึ่งยึดติดกับกลุ่มยึดและทำหน้าที่ทำให้อนุภาคเสถียร กลุ่มยึดจะล้อมรอบอนุภาคและโซ่จะทำให้อนุภาคเสถียรในเชิงสเตอริไลซ์เพื่อป้องกันไม่ให้อนุภาคในสารกระจายตัวจับตัวเป็นก้อนหรือเปลี่ยนเป็นเจล

มีโครงสร้างมากมายที่ออกแบบมาเพื่อให้เกิดเสถียรภาพนี้ เนื่องจากอนุภาคทั้งหมดมีพื้นผิวที่แตกต่างกัน และมีตัวกลางมากมาย เช่น น้ำ ตัวทำละลาย โมโนเมอร์ UV เรซิน ที่มีขั้วที่แตกต่างกันมากขึ้น กลุ่มยึดเกาะที่แตกต่างกันจะตอบสนองต่อพื้นผิวของอนุภาคที่แตกต่างกันได้ดีกว่า การผสมผสานกันเฉพาะของกลุ่มยึดเกาะและโซ่โพลีเมอร์ทำให้สารกระจายตัวมีประสิทธิภาพ

ความจำเป็นในการมีส่วนสนับสนุนการทำให้เปียกนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของเฟสของเหลวของเม็ดสี เม็ดสีที่เปียกได้ง่าย เช่น ไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO2) ในน้ำ ไม่จำเป็นต้องมีตัวรองรับการทำให้เปียกเพิ่มเติม ดังนั้น จึงเน้นที่การมีส่วนสนับสนุนของสารกระจายตัวซึ่งมีผลต่อการทำให้เสถียรเป็นอย่างมาก
กลุ่มหลักของสารกระจายตัวที่ใช้ในสีน้ำสีขาวคือโซเดียมโพลีคาร์บอกซิเลต สารกระจายตัวชนิดนี้มีคุณสมบัติในการคงตัวทางไฟฟ้าสถิตได้ดีเยี่ยม แต่มีฤทธิ์ในการทำให้เปียกได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น

การกระจายตัวของเม็ดสีทำได้ยาก
เม็ดสีที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งคือ คาร์บอนแบล็ก ซึ่งกระจายตัวและคงตัวได้ยาก เนื่องมาจากประจุบนพื้นผิวต่ำและคุณสมบัติการเปียกที่ไม่ดี เม็ดสีคาร์บอนแบล็กให้สีและพลังการปกปิดที่ยอดเยี่ยม และสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการเคลือบได้ในที่สุด
อย่างไรก็ตาม คาร์บอนแบล็กถือเป็นเม็ดสีที่ใช้เวลานานที่สุดและกระจายตัวได้ยากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบที่ใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย เนื่องจากน้ำมีขั้วมาก มีแรงตึงผิวสูง และมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารยึดเกาะกับเม็ดสีน้อยมาก คุณสมบัติเหล่านี้ต้องใช้สารทำให้เปียกและกระจายตัวที่มีประสิทธิภาพสูง
เม็ดสีอินทรีย์มีความเข้มของสีและความสว่างสูง แต่เนื่องจากขนาดอนุภาคเล็กจึงทำให้กระจายตัวและคงตัวได้ยาก ขนาดอนุภาคเล็กทำให้เกิดปัญหาต่อไปนี้ซึ่งขัดขวางการเปียกและการดูดซับของสารกระจายตัว:
เพิ่มการจับตัวเป็นก้อน
โครงสร้างพื้นผิวไม่สม่ำเสมอ
พลังงานพื้นผิวต่ำ
สารกระจายตัวที่นำเสนอสำหรับเม็ดสีอินทรีย์ในน้ำแสดงให้เห็นถึงการรองรับการทำให้เปียกที่แข็งแกร่ง รวมถึงกิจกรรมการทำให้คงตัว อย่างไรก็ตาม มีผลิตภัณฑ์ให้เลือกมากมายซึ่งมีคุณสมบัติร่วมกันในการเสนอสารลดแรงตึงผิว (เม็ดสีลดแรงตึงผิวที่ส่วนต่อประสานและเฟสของเหลว) เช่นเดียวกับคุณสมบัติการทำให้คงตัวที่แข็งแกร่ง