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增稠剂资料整理

增稠剂

;増鬧剂的分类

1.纤维索类

纤维索类又分为

A.非缔合型（HEC）

B.缔合型（HMHE）C

最有名的纤维素增鬧剂包括：

羟乙基纤维索（HydroxyethylCellulose，HEC）

羟丙基纤维索（HydroxypropylCellulose?

HPC）

羟丙基甲基纤维索（HydroxypropylmethylCellulose，HPMC）、甲基纤维索（MethylCellulose，MC）、

竣基甲基纤维索（CarboxymethylCellulose,CMC）疏水性改质疑乙基纤维索

（HydrophobicallyModifiedHydroxyethylCellulose，HMHE）C

2.多糖

3.碱溶涨类（丙烯酸类）

碱溶涨类又分为

A.非缔合型（ASE）

B.缔合型（HASE）

4.惡氨脂类

聚氨脂类又分为

A.聚氨脂类

B.疏水性改性非聚氨酯增稠剂

5.无机类

无机又分为

A.膨润土

B.凹凸捧土

C.气相二氧化硅

6.络合有机金属增鬧剂

特性硏究及作用机理

1.纤维索类

1.1非缔合型纤维索增稠剂纤维索类増稠剂的增稠机理：

是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了惡台物本身的流体体积，颗粒自

由活动的空间，从而提高了体系黏度。

也可以通过分子链的缠绕实现黏度减少了的提高'表现为在辭态和低剪切有高黏度，在高剪切下为低黏度。

这是因为静态或低剪切速度时，纤维索分子链処于无序状态而使体系呈现高粘性；而在高剪切速度时，分子平行于流动方向作有序排列，易于相互滑动，所以体系黏

度下降。

纤维索增稠剂增鬧水相-该增稠作用不受连结料、颜料和助剂的影响。

这种分子链较长、有分支，部分呈卷曲状。

在其余情况下，分子链処于理想的

序状态（高粘度）。

箭着如切速率的增加，分了逐渐与流动方向平行，这使

个分子到另一个分子之问的滑动更为容易，即低粘度，因而，这种纤维索增稠剂表现出假塑性和结构粘度°通过

高分子虽的纤维索讎，可获得明显的假塑流动性能。

特点：

纤维秦类增稠剂的增稠效率高，尤其是对水相的增稠；对涂料配方的限制少?

应用广泛：

可使用的pH范围大。

但存在流平性较差>綻涂时飞溅现象较多、稳定性不好，易受微生物降解等缺点。

由于其在高剪切下为彳氐黏度，在静态和低剪切有高黏度，所以涂布完成后，黏度迅速增加，可以防止流挂，但另一方面造成流平性较差。

有硏究表明，增鬧剂的相对分子质虽增加，乳胶涂料的飞溅性也增加°纤维素类增稠剂由于相对分子质虽很大，所以易产生飞溅。

此类增鬧剂是通过“固定水”达到增阔效果，对颜料和乳胶粒子极少吸附，增鬧剂的体积膨胀充满整个水相，把悬浮的颜料和乳胶粒子挤到一边，容易产生絮礙，因而稳定性不佳°由于是天然高分子，易受微生物攻

纤维索衍生物分子虽高低则会影响其增稠的效果，高分子虽纤维索衍生物増鬧剂具有优异的增稠效果，容易造成类似塑化（Pseudoplastics）的效果，水相增鬧剂与儒教其分子相溶好，低如切增稠效果好，PH值容

忍度高，保水性好，由于低剪切年度高，触变性高，所以流变性好，流平性差。

低分子虽纤维索衍生物增稠剂对产品的类似塑化性较低，但对水的敏感度较高?

现将纤维索増鬧剂的正面影响和负面影响总结如下纤维索增稠剂正面影响

通用

流动性

PH范围大

负面影响

喷涂

涂层的形成

漫盖力

水敏感性

生物稳定性

辘涂时飞溅现象较多

稳定性不好

易受微生物降解

具体产品特性

1.1.1轻乙基纤维索（HEC）是纤维索的疑乙基讎。

产品为浅白色粉末，因制造方法及生产厂的不同而各种规格及牌号。

近年来又有新的发展，如防酶型、缔合型等不同类型的羟乙基纤维索产品已问世。

HEC是乳胶漆:

余料中常用的增稠剂，具有以下优点：

（1）通用性性强HEC为非离子型，可在很宽的PH范围内（2?

42）使用。

与一般乳胶涂料中的组分（如颜料、助剂、可溶性盐及电解质）都可混用，而不会出现异常现象。

（2）施工性好用HEC增阔的涂料具有假塑性，因而可刷涂、握涂、喷涂等施工方法，具有省力、不易

滴落及流挂、飞溅等优点，流平性也较好-（3）对涂膜无不良影响因HEC水溶液不明显的水表面张力特性，在

生产及施工时不易起泡，产生火Lh穴针孔的倾向较少

（4）良好的展色性HEC对大多数着色剂及粘结剂具有极好的混溶性，使配制的乳胶漆有良好的颜色一致性

及稳定性。

（5）贮存稳定性好在涂料的贮存过程中?

能保持颜料的分散性和悬浮性，无浮色、发花的敝病?

在涂料表面

水层较少，贮存温度变化时，其粘度仍较稳定

1.1.2

1.2缔合型纤维索增稠剂定义：

纤维素亲水骨架上引入少虽长链疏水烷基。

缔合型作用机理：

疏水改性纤维索是在纤维素亲水骨架上引入少虽长链疏水烷基，能和乳液表面活性剂及颜料等疏水组分缔合而增加黏度，从而成为缔合型增稠剂?

如NatrosolPlusGrade330、331、CellosizeSG-100等，其增稠效果可与相对分子质虽大得多的纤维索鮒曾稠剂品种相当，纤维索讎及其衍生物冃前，纤维素讎及其衍生物类增稠剂主要有羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维索、甲基疑丙基纤维素等°特虫:

同非缔合型纤维素。

具体产品及特点：

甲基疑丙基纤维素CMHPC

改性的竣甲基疑丙基纤维素CMHPC具有离子型竣甲基纤维素和非离子型疑丙基纤维素的综合性能。

它具有下列的功能和性质I-迅速溶解于冷水或热水；卜可作为增稠剂、流变助剂、粘合剂、稳定剂、保护胶体、悬浮剂和保水剂；卜形成抗油脂和有机溶剂的薄膜。

I这些性能使CMHPC适用于许多工业领域，如食品、日用化学、石油开采、纺织印染浆料、陶瓷、涂料和建筑等行业。

溶液，25C）

2.多糖定义：

多糖族包括黄原酸增稠剂和瓜尔胶增稠剂机理：

都是高分子虽的天然产品。

这些产品的使用会带来高结构粘度，比纤维

增稠剂还高。

特点：

与纤维素相比，对多維的正面影响和负面影响的总结如下：

正面影响

生物稳定性

负面影响

重复性差

价格流平

在实践中，这些增鬧剂在涂料工业中没有起着重要作用

3.碱溶涨类

2.1非缔合型碱溶涨增稠剂（ASE）

定义：

丙烯酸酯是第一种完全由人工合成的增稠剂，用于乳胶漆°通常，丙烯酸增鬧剂为丙烯酸

或异丁烯酸（含有异丁烯酸甲酯、丙烯酸乙酯）的共惡物和三元共聚物。

作用机理：

增鬧剂溶于水中，通过竣酸根离子的同性静电斥力，分子链由螺旋状伸展为棒状，从而提高了水相的黏

度。

另外它还通过在乳胶粒与颜料之问架桥形成网状结构，增加了体系的黏度。

这类惡台物一般带有较多数虽竣基，进入水相遇碱中和，生成惡合物盐类，由颗粒状变成带许多

支链结构立体棒状，又因相互交叉形成网络结构'使水相有了粘度。

这些增鬧剂为浓度约为40%的溶液和酸乳液。

通过中和作用溶解惡合链。

由于该作用和相同分子内聚合物基团的静电排斥作用，溶液的粘度增加。

与纤维索增鬧剂相反，因为通过分子锥的盘屈来增加粘度，并且分子虽比较低，所以粘度的增加程度较小。

与纤维索增鬧剂相比，丙烯酸增阔剂的结构粘度较低。

其缺点在于中和反应后丙烯酸分子的高亲水性，因此对涂层的耐水溶胀性产生了影响，并且导致颜料的絮凝。

最后，大虽竣酸基吸附在常规颜料表面，如二氧化钛。

多种竣基出现在同一分子里，长分子链可以形成桥键，其距离足以连接两个单独的颜料颗粒-惡丙烯酸歯增阔剂的正面影响和负面影响总结如下：

惡丙烯酸类增鬧剂的增鬧机理有2种，即中和增稠与氢犍结合增稠。

中和增稠是：

将酸性的惡丙

烯酸类增鬧剂中和，使其分子离子化并沿着惡合物的主链产生负电荷，同性电荷之间的相斥促使分子伸直

张开形成网状结构达到增鬧效果；氢键结合增稠是惡丙烯酸类增稠剂先与水结合形成水合分子，再与质虽分数为10%-20%的经基给予体（如具有5个或以上乙氧基的非离子表面活性剂）结合，使其卷曲的分子在含水系统中解开形成网状结构达到增稠效果。

不同的pH值、不同的中和剂以及可溶性盐的存在对该增鬧休系的黏度有较大影响，pH值小于5时，pH值增大黏度升高；pH值在

5-10黏度几乎不变；但葩着pH值继续升高，增稠效率又要下降。

一价离子只降低体系的增稠效率，二价或三价离子不但能使体系变稀，而且当含虽足够时会产生不溶性沉淀物。

特点：

惡丙烯酸类増稠剂具有较强的増稠性和较好的流平性，生物稳定性

好‘但对pH值敏感、耐水性不佳

丙烯酸增鬧剂

正面影响

流平

生物稳定性涂层厚度

与颜料浆的兼容性

负面影响

pH值的稳定性

耐擦洗性

中间涂层的附着力

光泽

保水性

碱增稠（ASE）主要是对水相的增阔

2.2蒂和型溶涨增稠剂定义：

经改性的丙烯酸碱溶胀增稠剂在支链含有亲油基团能与乳胶颗粒缔合起来，类似聚氨酯缔合型增鬧剂的作用

丙烯酸碱溶胀

作用机理：

在ASE增稠剂基础上加上蒂合作用，即增稠剂聚合物疏水链和乳胶粒子表面活性剂等疏水部位缔合三维网络结构，此外胶束作用从而乳胶漆体系黏度升高。

特点：

增稠效果好，本身黏度彳氐，对PH值敏感聚丙烯酸类增鬧剂聚丙烯酸类增阔剂具有较强的增碉性和较好的流平性'生物稳定性好，但对pH值敏感、耐水性不佳。

而疏水改性碱增稠对水相增稠同时对乳液交联

4.聚氨脂及疏水性非聚氨酯增稠剂

3.1聚氨脂类定义：

聚氨酯增稠剂简称HEUR，是一种疏水基团改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，属于非离子型缔合増稠剂-HEUR是由疏水基团、亲水链和聚氨酯基团三部分组成。

疏水基团起缔合作用，是增鬧的决定因索，通常是油基、十八烷基、十二烷苯基、壬酚基等。

亲水链能提供化学稳定性和粘度稳定性，常用的是聚讎，如惡氧乙烯及其衍生物。

HEUR分子链是通过聚氨酯基团来扩展的，所用惡氨酯基团有IPDI、TDI和HMDI等【佝。

缔合型增阔剂的结构特点是疏水基封端?

但有些市售HEUR两端疏水基取代度低于0.9,最好的也只4.7何。

应严格控制反应条件，以获得分子量分布窄的和性能稳定的聚氨萌增稠剂。

大多数HEUR是通过逐步惡台法合成的，因此市售HEUR—般是宽分子虽的混合物。

环境友好的缔合型聚氨酯增稠剂幵发受到普遍重视，如BYK-425是不含VOC和APEO的腺改性聚氨

酯増稠剂，Rheolate210'BorchiGel0434?

TegoViscoPlus30103030及3060等都是不含VOC和APEO的缔合型聚氨酯增稠剂。

除了上面介绍的线性缔合型聚氨酯増稠剂，还有梳状缔合惡氨酯增鬧剂。

所谓梳状缔合惡氨萌增稠剂是

指每个增稠剂分子中问还有垂挂的疏水基?

这类增稠剂如SCT-200和SCT-275等。

疏水改性氨基増稠剂（hydrophobicallymodifiedethoxylatedaminoplastthickener—HEAT严】将待种氨基树脂变成可接4个封端疏水基，但这四个反应点的活性是不一样的。

在正常的疏水基加虽时，也只有2个接上封端疏水基，这样合成的疏水改性氨基增稠剂和HEUR没有多大区别，如OptifloH500，见图3。

若加入较多的疏水基，如达8%，调节反应条件，可生产出具有多个封端疏水基的氨基增稠剂?

当然，这也是一种梳状增鬧剂。

这种疏水改性氨基增稠剂能防止配色时，由于加入色浆，带入大虽表面活性剂和二醇类溶剂，而造成涂料粘度下降问题°原因是强疏水基能阻止解吸，以及多疏水基有强缔合

作用。

这种增稠剂如OptifloTVS，

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注：

图中锯齿状表示疏水基图3HEAT结构示意图

疏水改性聚讎增稠剂（HMPE）疏水改性惡讎增鬧剂的性能与HEUR相似？

产品有Hercules的AquaflowNLS200、

NLS210和NHS300。

改性惡腺增鬧剂是BYK公司幵发的增稠剂⑷，其结构如图4所示。

它的增稠机理是既有氢键的作用？

也有端基的缔合

作用？

与一般增稠剂比较，它的防沉降和抗流挂性能好。

很据端基的不同极性，改性惡腺增稠剂可分为三种：

低极性聚腺

增鬧剂、中极性惡腺增鬧剂和高极性惡腺增稠剂。

前二种用于溶剂型涂料增稠，而高极性聚腺增鬧剂既可用于高极性溶

剂型涂料中，也可用于水性涂料增鬧。

低极性、中极性和高极性聚腺增稠剂的商品分别如BYK-411?

BYK-410和

BYK-420。

图4改性聚腺增稠剂结构示意图

聚氨酯增鬧剂，是一种疏水基团改性乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，属于非离子型缔合増稠剂°环境友好的缔合

型聚氨酯増稠剂幵发已受到普遍重视，如Rheolate210*BorchiGel0434、TegoViscoPlus3010

和3030

及3060等都是不含VOC和APEO的缔合型惡氨酯增鬧剂，BYK-425是不含VOC和APEO的腺

改性聚氨酯増稠剂。

除了上面介绍的线性缔合型聚氨萌增稠剂，还有梳状缔合聚氨酯增稠剂。

作用机理：

A.分子疏水端与乳胶粒子表面活性剂、颜料等疏水结构地缔合形成网状结构，这是高剪切黏度的来

源

B.犹如表面活性剂形成胶束，这是中剪切黏度（1?

100S1）的来源

C.疏水基氢键作用

机理:

缔合型聚氨雷类增稠剂A.J.Reuvers对缔合型聚氨酯类增稠剂的增稠机理作了详细的研究。

这类增鬧剂的分子结构中引入了亲水基团和疏水基团，使其呈现出一定的表面活性剂的性

质？

当它的水溶液浓度超过某一特定浓度时，形成胶束，胶束和惡合物粒子缔合形成网状结

构，使体系粘度增加。

另一方面一个分子带几个胶束，降低了水分子的迁移性，使水相黏

度也提高。

这类增鬧剂不仅对涂料的流变性产主影响，而且与相邻的乳胶粒子间存在相互

作用，如果这个作用太强的话，容易引起乳胶分层[7]

特点：

惡氨酯类增鬧剂主要是对乳液相的增阔和自身交联

3.2疏水性非聚氨酯增稠剂

3.3缔合型惡氨萌增稠剂

作用机理：

缔合型惡氨雷类增阔剂A.J.Reuvers对缔合型惡氨歯类增鬧剂的增鬧机理作了详细的研

究。

这类增阔剂的分子结构中引入了亲水基团和疏水基团，使其呈现出一定的表面活性剂的性质。

当它的水溶液浓度超过某一特定浓度时，形成胶束'胶束和惡合物粒子缔合形成网状结构，使体

系黏度增加。

另一方面一个分子带几个胶束，降低了水分子的迁移性，使水相黏度也提高。

这类增鬧剂不仅对涂料的流变性产生影响，而且与相邻的乳胶粒子间存在相互作用，如果这个作用太强的话，容易引起乳胶分层[7]这类化合物是同时具有亲水基和亲油基的高分子聚台物。

在乳胶涂料体系中表现为：

亲水基和体系中水偶台，亲油基与乳胶颗粒缔合。

由于充分地缔合后使体系中的水和乳胶颗粒由分散的个体连接成一个整体，粘度上升?

特点：

缔合型聚氨酯类增稠剂这种缔合结构在剪切力的作用下受到破坏，黏度降低，当剪切力消失黏度又可恢复，可防止施工过程出现流挂现象。

并且其黏度恢复具有一定的滞后性，有利于涂膜流平?

聚氨酯增稠剂的相对分子质虽（数千至数万）比前两类增鬧剂的相对分子质虽（数卜万至数百万）低得多，不会助长飞溅。

纤维素类增稠剂高度的水溶性会影响涂膜的耐水性，但聚氨酯类増稠剂分子上同时具有亲水和疏水基团，疏水基团与涂膜的基体有较强的亲合性，可增强涂膜的耐水性。

由于乳胶粒子参与了缔合，不会产生絮凝，因而可使涂膜光滑，有较高的光泽度°缔合型聚氨酯増稠剂许多能优于其它增稠剂，但由于其独特的胶束增稠机理，因而涂料配方中那些影响胶束的组分必然会对增稠性产生影响-用此类增稠剂时，应充分考虑各种因索对增稠性能的影响，不要轻易更换涂料所用的乳液、消泡剂、分散剂、成膜助剂等?

改性环氧乙烷惡氨萌嵌段共聚物（HEUR）增稠剂在多元酸均聚物分散剂存在时会发生

盐析，宜与多元酸共聚物分散剂配合使用。

OtakarQuadrat＞等[45]用缔合型惡氨酯类

增稠剂SER-ADFX1070对含有大虽2一疑乙基异丁烯酸

（HEMA）的丙烯酸聚合物乳液增稠，发现HEMA含虽越高，增阔效果越差。

这是因为HEMA使乳胶粒子的亲水性增强，使乳胶粒子不容易与增稠剂的憎水端基产生交联形成网状结构，因此增稠效果降低?

而对于碱溶胀丙烯酸类增鬧剂，HEMA对增鬧效果的影响很小[16]。