Tecnología BioLoop para dispersiones acuosas blancas
Escrito por: Dr. Andrew Richards, Consultor Técnico y Dra. Cathy Cooper, Gerente Técnica
Introducción
El dióxido de titanio sigue siendo el pigmento fundamental para lograr opacidad y brillo en pinturas, recubrimientos y tintas. A medida que la industria de recubrimientos transita cada vez más de tecnologías basadas en solventes a tecnologías basadas en agua —impulsadas por las regulaciones ambientales y los objetivos de sostenibilidad—, el desafío de lograr una dispersión efectiva del pigmento en medios acuosos se vuelve aún más importante. El tamaño de partícula ideal para aplicaciones de alta opacidad se mantiene alrededor de 0,25–0,3 µm, pero los tratamientos superficiales por sí solos rara vez proporcionan el nivel de estabilidad coloidal requerido en entornos acuosos, lo que hace que la elección de la tecnología de dispersión sea crucial para el rendimiento.
En Lankem, abordamos este desafío mediante nuestra exclusiva tecnología BioLoop: agentes dispersantes eficaces diseñados para combinar sostenibilidad y rendimiento. Estos dispersantes no solo proporcionan una estabilización y defloculación superiores de los pigmentos, sino que también incorporan altos niveles de carbono renovable, apoyando así el impulso de la industria hacia soluciones más sostenibles. Este artículo compartirá los resultados de nuestros estudios iniciales de laboratorio, que comparan los dispersantes basados en BioLoop con las principales alternativas del mercado en dispersiones acuosas de dióxido de titanio.
Productos probados
poliacrilato de sodio
40% activos
0% de origen biológico
Lansperse RPS25
80% ingredientes activos
>98% de origen biológico
La tecnología BioLoop de Lankem se basa en una arquitectura única: dos segmentos hidrofóbicos derivados de aceites vegetales están unidos por un bucle hidrofílico procedente de la melaza. Este diseño ofrece flexibilidad, con múltiples opciones para las secciones hidrofóbicas a base de aceite y tres longitudes de cadena disponibles (corta, media y larga), lo que permite un rendimiento adaptado a diferentes aplicaciones.
Nuestras evaluaciones de laboratorio demostraron que la longitud de cadena media proporcionó los mejores resultados para la dispersión de dióxido de titanio en sistemas acuosos. Los datos presentados aquí se centran en dos dispersantes de BioLoop: Lansperse BIO801 , que utiliza aceite de soja, y Lansperse RPS25 , basado en aceite de colza. Para compararlos, los analizamos con un dispersante convencional estándar del mercado: un poliacrilato de sodio con un contenido activo del 40 % en agua, sin aporte de carbono renovable.
Experimental
Componente (Porcentaje según lo suministrado) | poliacrilato de sodio | Lansperse BIO801 | Lansperse RPS25 |
|---|---|---|---|
Dispersante | 1.30 | 0,65 | 0,65 |
Dfoam | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
Biocida | 0,10 | 0,10 | 0,10 |
Tioxide® TR92 | 65 | 65 | 65 |
agua desionizada | Al 100% | Al 100% | Al 100% |
Tabla 1: Formulaciones acuosas de dióxido de titanio y una gama de dispersantes con una carga de pigmento del 65 % p/p y una carga de dispersante del 1 % p/p de principios activos en relación con el pigmento.
Las premezclas se prepararon con un homogeneizador Silverson a 1000 rpm, añadiendo los ingredientes especificados en la Tabla 1. El dispersante, el agua, el antiespumante y el biocida se mezclaron primero antes de añadir el pigmento durante 10 minutos. Una vez añadido todo el pigmento, se realizó una homogeneización adicional a 4000 rpm durante 15 minutos. La viscosidad se midió con una copa de flujo DIN 4 después de 24 horas y, posteriormente, tras el almacenamiento a temperatura ambiente, en intervalos de tiempo.
Resultados
Gráfico 1: Viscosidad en función del tiempo para diversas dispersiones de dióxido de titanio utilizando diferentes agentes dispersantes. La muestra que contenía poliacrilato de sodio se separó en dos capas después de 36 días a temperatura ambiente y se interrumpió su almacenamiento.
Tanto Lansperse BIO801 como Lansperse RPS25 proporcionaron bases de molienda fluidas, y la variante BioLoop de colza presentó una viscosidad menor que la variante de soja y el poliacrilato de sodio. Esto indica buenas capacidades iniciales de humectación y dispersión de los productos de base biológica, lo que se traduce en un buen rendimiento en comparación con la opción sintética.
Durante el almacenamiento a temperatura ambiente, los dispersantes BioLoop mantuvieron un perfil de viscosidad estable a lo largo del experimento. La viscosidad del sistema de poliacrilato de sodio disminuyó progresivamente durante el almacenamiento, y la muestra se separó en dos capas a los 36 días. Esto sugiere que se producen desorciones o interacciones iónicas en el sistema de poliacrilato de sodio que interfieren con la capacidad del dispersante para mantener separadas las partículas de pigmento. La floculación resultante del pigmento reduce el movimiento browniano de las partículas y, por lo tanto, permite que la gravedad se convierta en la fuerza dominante del sistema, lo que provoca que el pigmento denso se deposite en el fondo de la muestra.
Conclusión
Tras un estudio de laboratorio realizado por Lankem sobre el rendimiento de dispersantes de base biológica en dispersiones acuosas de pigmento de dióxido de titanio, se demostró que dos productos ofrecían un rendimiento excelente en comparación con un dispersante convencional de poliacrilato de sodio. Lansperse BIO801 , a base de aceite de soja, presentó una viscosidad inicial comparable a la del estándar del mercado y mantuvo una viscosidad estable durante su almacenamiento a temperatura ambiente. Lansperse RPS25 , a base de aceite de colza, ofreció el mejor rendimiento de los dispersantes probados, con una base de molienda de menor viscosidad que conservó la protección contra la floculación y sedimentación de partículas.
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