行业专家访谈:Dean Thetford畅谈改进聚合物分散剂技术

作者: 路博润高性能涂料团队 日期:06/04/2019

凭借在涂料行业的30多年经验,英国路博润高性能涂料高级技术研究员Dean Thetford见证了自己对涂料行业未来发展的市场趋势和预测一步步成为现实。 我们与Dean聊起了他的背景、成就以及一个被他视为真正的行业颠覆性技术的话题——改进聚合物分散剂技术。 在路博润,Dean专注于新的市场机遇。

 

“行业专家访谈”是与路博润油墨和涂料专家进行的一系列访谈,他们将分享对关键行业挑战和机遇的独特见解。
 
您有什么相关背景? 您是如何取得今天的成就的?
我于1982年毕业于英国利兹大学化学专业,获得一等荣誉学位,并于1985年获得该校有机化学博士学位。 我的博士研究方向是开发抗癌药物的合成方法。 作为研究化学家在Smith Kline & French工作两年并设计出甲状腺抑制剂药物的新型合成路线之后,我加入了当时的ICI Colors and Fine Chemicals(即后来的Zeneca,以及更后来的Avecia)。 我在该公司担任研究化学家,发明和开发了用于医疗、安保、家居护理以及光学数据存储应用的新型单线态氧发生器和无色红外线吸收剂的合成路线。 自1990年以来,我在路博润高性能涂料部门担任过多个技术领导职务,负责指导团队开发新型聚合物分散剂(Solsperse®超分散剂、Solplus™超分散剂)和增稠剂(Solthix™流变修饰剂),用于分散涂料、油墨和塑料行业中水性、非水性和100%体系的各种颜料与填料。
 
您的主要专业领域是什么?
新型聚合物添加剂的设计,尤其是用于表面涂层和塑料应用的分散剂。 我在有机化学方面的核心技能及学历背景提供了实现新研究计划目标的思路。
 
回顾您漫长的职业发展经历,您觉得您在路博润取得的最大成就是什么?
天哪,这可很难选择。 我最自豪的是能够与其他技术同事一道做出创新贡献并持续保持,以满足行业及路博润客户持续变化的需求。
 
从对行业配方设计师的重要性角度来看,有没有哪一个话题是您最想讨论的?
鉴于表面涂料行业正面临颠覆性变革,我对我们改进聚合物分散剂技术的工作以及未来的发展充满期待。
 
您为什么觉得聚合物分散剂技术这个话题如此重要?
颜料或填料颗粒在液体介质中的分散与稳定常常会面临许多问题,因为固体表面的性质可随其化学类型不同而千差万别。 只有当聚合物分散剂牢固地锚固在颜料表面,同时聚合物尾链在所用的溶剂介质中具有良好的溶解性并且具有足够的链长(MW)以抵消固体颗粒之间的吸引力时,方能达到良好的湿润性和稳定性,无论是静电、空间还是电空间稳定。 我们聚合物分散剂中使用的典型锚固基团包括芳香族中心和含杂原子的各种官能团,如胺、羧酸、磷酸酯和季化合物,而聚合物尾链则可包括聚醚、聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯和聚亚烷基中一种或多种的组合。 路博润的聚合物分散剂系列包含所有这些类型的示例与组合,而且随着我们采用新的原料和化学方法将锚固基团与聚合物尾链相连接,我们拥有的化学工具包还在持续扩大。
 
怎样才能创造一种新的聚合物分散剂?
发明一系列聚合物分散剂的成功记录掩盖了研究项目背后更为复杂的过程以及众多应用测试,其中的技术失败屡见不鲜,但都是通过提出一个简单的问题来克服:为什么?如果您能够在项目研究阶段通过事实性技术信息或可能的理论来回答发生失败的原因,那么我们就更有可能产生进一步的想法来进行调查,以逐步实现我们的最终目标要求。
 
在您广泛的涂料业职业生涯中,您目睹过众多趋势的沉浮或不按预期发展。 您能想到有哪一个趋势符合这个描述吗?
当我在1990年开启我在涂料用聚合物添加剂技术领域的研究之旅时,来自客户、会议和展览的屡屡强调的首要行业发展趋势之一就是,涂料行业将开始从溶剂体系转变为水基体系,因为业界面临越来越大的环保压力,必须减少VOC排放。 将近30年后,业界仍在进行同样的预测,但这些年来,我们已经看到了溶剂介质类型的分化,甚至消除了不同涂料应用所使用的溶剂介质。 我从中学到的一个教训是,不必听信业界的各种预测。 第二个教训是,在过去30年里,随着粉末、高固含量、极性溶剂,水基和100%辐射固化体系的发展,这个行业的分化还开辟了其他众多机会。
 
哪些因素会影响聚合物分散剂在应用介质中的溶解性?
有几个因素会影响我们的聚合物分散剂或其他任何添加剂制造商的产品在应用介质中的溶解性。 其中的重要因素包括单体的化学性质,无论是使用两种或多种单体类型,以及采用的聚合物结构。 因此,路博润分散剂可以是在一个链端具有锚定基团的单一聚合物尾链,或者是具有包含多个锚固基团的梳形、支化或接枝构型的无规或嵌段共聚物。 我们最好的聚合物分散剂都是在相同的聚合物结构中含有一个以上锚固基团和一个以上聚合链,这不应让人感到惊讶。 这些因素还会影响我们的分散剂的物理形态。 过去30年中,我们已经能够理解不同因素的限制与规律,可创造100%活性且在室温下为液体的优质聚合物分散剂。 显然,对于路博润和我们的客户而言,这样做在成本、环境、产品性能和使用寿命方面都具有优势。 但是,我们的客户还可享有技术配方方面的优势,例如更容易处理、可倾倒或可泵送到客户的液体涂料(油漆或油墨)或100%液体反应性体系,同时还使客户能够根据最佳性能要求自由地开发配方,并尽量减少法规与标签限制以及任何环境限制。

 

您让化学听起来似乎没有其他人想象的那么复杂。 您是怎么做到的?

当然,化学和研究绝对没有像我试图理解的那么简单,而且路博润也确实拥有其他几款出色的聚合物分散剂,其中聚合物的化学性质与结构使得无法将产品合成为100%活性的液体。 在这些情况下,路博润在产品的生产与供应方式方面会受到一定限制,通常只能使用产品可溶于其中的介质。不过,最近我们的研究小组已开始采用替代性单体技术来促使聚合物链中断,以形成100%活性的液体分散体,而这曾经被认为是不可能的。

 

您所说的“改进 聚合物分散剂技术”就是这个意思吗?

是的。初步结果表明,在两种或多种单体彼此相容的情况下,这是完全可能的,而且我们的应用科学家已经在一组有限的测试中观察到了一些协同增强的分散性能。 这些初步结果很容易让人感到兴奋,但这些早期工作所带来的意义和想法更加深远,尤其是,这对我们的产品组合有多大影响。 另外,这类产品是否可用于涂料以外的其他应用? 最后,激发我们好奇心的另一个思路是,如果这两种或更多种单体彼此相容但含有明显不同的化学成分,这是否会影响或扩大可使共混物溶于其中的溶剂的范围?如果存在后者这种情况(即扩大范围),对于我多次被问及的问题——“您能设计出一种可溶于非极性和极性溶剂的通用分散剂吗?对了,还有水!”,其回答可以是“也许,只是也许”,而不是我通常意味深长的笑声加“不”的否定回答吗?

路博润高性能涂料团队

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