Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

2.2.4 Non-aqueous dispersions
Non-aqueous dispersions (NADs) are stabilised distributions of polymer particles in organic 
dispersing agents (solvents). Relatively polar polymers and non-polar solvents (e.g. aliphatic 
hydrocarbons) are preferred. The dispersions have to be stabilised by surfactants. These consist 
of molecules with polar und non-polar parts. The polar part of the surfactant molecules interacts 
with the polymer molecules and the non-polar part, with the dispersing agent or non-polar sol-
vent. There are different types of surfactants; polymers, too, are used to stabilise non-aqueous 
dispersions.
General aspects of coatings

---

31
The advantages of non-aqueous 
dispersions over organic solutions 
include the fact that non-polar sol-
vents (aliphatic hydrocarbons) are 
the most acceptable solvents from 
the aspect of environmental com-
patibility. They are not susceptible 
to photolysis through absorption 
of UV light. The viscosity curves 
of non-aqueous dispersions – like 
those of aqueous dispersions – are 
steeper than the viscosity curves of 
organic solutions. This opens up the 
possibility of achieving application 
viscosities at much higher solids 
content. The gain in solids is illus-
trated in Figure 2.8.
Film forming by non-aqueous dis-
persions may resemble that of aque-
ous dispersions; the particles have 
to penetrate one another after the 
dispersing agent has evaporated. 
To optimise this film forming proc-
ess, use is made of 
organosols
. In 
organosols, the dispersing agent is 
mostly a non-polar solvent that has a specific amount of a polar solvent which can dissolve the 
polymer and which has a higher boiling point or lower evaporation rate than the non-polar sol-
vent. After most of the non-polar solvent has evaporated, the polymer particles will dissolve in 
the remaining more polar solvent composition. The resulting solution forms films that feature 
optimum flow and levelling, as well as being glossy and dense. The forming of a solution during 
the second phase of film forming may be supported by elevated temperatures. 
A special form such dispersions are 
plastisols
. These consist of polymer particles dispersed in a 
plasticiser. The plasticiser does not act as a solvent for the polymer at ambient temperatures and 
so forms stable dispersions. However, it can dissolve the polymer at elevated temperatures. If the 
solution of the polymer in the plasticiser is cooled to ambient temperatures, a homogeneous film 
is obtained. Of course, the selected polymers have to be relatively hard in order that they may 
develop optimum film properties together with the quantity of plasticiser. The most important 
plastisols consist of polyvinylchloride mixed polymers (PVC-MP) in combination with phthalic 
ester plasticisers. The advantages of plastisols are: virtually no evaporation of solvents (zero VOC 
values). They can be applied in very thick coating layers without giving rise to film defects. The 
most important use of plastisols in automotive coatings is that of undersealing.