增稠剂介绍

增稠剂

简介：

增稠剂是一种流变助剂，不仅可以使涂料增稠，防止施工中出现流挂现象，而且能赋予涂料优异的机械性能和贮存稳定性。对于黏度较低的水性涂料来说，是非常重要的一类助剂。

增稠剂有水性和油性之分。尤其是水相增稠剂应用更为普遍。增稠剂实质上是一种流变助剂，加入增稠剂后能调节流变性，使胶黏剂和密封剂增稠，防止填料沉淀，赋予良好的物理机械稳定性，控制施工过程的流变性(施胶时不流挂、不滴淌、不飞液)，还能起着降低成本的作用。特别对于胶黏剂和密封剂的制造、储存、使用都很重要，能够改进和调节黏度，获得稳定、防沉、减渗、防淌、触变等性能。

分类：

增稠剂的品种很多，主要有无机增稠剂（以膨润土为主）和有机增稠剂（纤维素类、碱溶胀型丙烯酸乳液类、缔合型聚氨酯类等）。但其中用量最大的还是羟乙基纤维素、缔合型聚氨酯、碱溶胀丙烯酸乳液3类产品。

1. 纤维素类

纤维素类增稠剂（HEC）及憎水改性纤维素型增稠剂（HMHEC）是涂料中用得最为广泛的增稠剂种类。纤维素及其他的多糖类增稠剂常以粉状形式存在，应用时常和颜料一起研磨成颜料浆。当后添加时，纤维素和其他无机粉状增稠剂会给涂料带来更多的问题。以液体形式供货的HEC和HMHEC产品为涂料的生产带来了方便。

2. 缔合型聚氨酯

第二类经常用于水性涂料的增稠剂为非离子缔合型的聚合物，最常见的为憎水改性的乙氧基化聚氨酯及相似的含脲、脲-氨酯及醚键的氧化乙烯/氧化丙烯。非离子缔合型的增稠剂通常以水/共溶剂溶液或水溶液的形式存在。因此当其用于涂料时较难分散，且需较长的时间才能使其得以充分发挥作用。

3. 碱溶胀丙烯酸乳液

碱溶胀丙烯酸乳液用于水性涂料的增稠剂为碱可溶或溶胀的乳液，有2种基本类型：传统的丙烯酸酯类（ASE）和憎水改性缔合型聚丙烯酸酯类（HASE）。此类增稠剂需加适

当的碱调节pH，使其由低黏度的乳液转变为水性的增稠剂。

增稠机理：

1. 纤维素类

纤维素类（C6H10O5）是一个天然多糖，通过反应可形成多种水溶性醚类。

纤维素类增稠剂的作用主要是因为带有羟基的大分子链，既能与水发生强烈的水合作用又能产生分子链间缠绕，从而增加了水相黏度。纤维素分子链中重复的脱水葡萄糖单元使其分子链呈直形且较坚挺，这种形态使相同相对分子质量的HEC比聚环氧乙烷和聚丙烯酰胺占有更大的体积，因而对增加水相的黏度特别有效。对既定类型的纤维素醚来说，相对分子质量是得到增稠效率和流变性能的决定因素。相对分子质量高的HEC有更多的氢键键合和更强的范德华作用力、分子间缠绕增加因而黏度上升。当相对分子质量小于100000时，HEC的高低剪切黏度重合，这表明相对分子质量低于此值时缠绕度就不起作用了。

使用HEC会导致涂料在高剪切速率下黏度低，影响涂膜的丰满度，低速率下黏度快速回复影响流平性。经憎水改性的纤维素醚类（HMHEC）既能与水的氢键合又能有一定程度的憎水缔合，对HEC的性能有所改善。

2. 聚氨酯类增稠剂（HEUR）

HEUR是非离子憎水改性环氧乙烷聚氨酯嵌段共聚物。下图是一个典型的线形HEUR 结构，波形线代表亲水聚环氧乙烷链端；方形和圆圈则代表大小不同的憎水链段。

HEUR在乳胶涂料水相中很像大分子表面活性剂，可以形成胶束，亲水端与水分子以氢键缔合，疏水端与乳胶粒子、表面活性剂等的憎水结构以分子间配向效应吸附在一起，在水中形成立体网状结构。HEUR增稠剂相对分子质量（数千至数万）比前两类增稠剂的相对分子质量（数十万至数百万）低，水合后的有效体积增加较少，水相中分子间的缠绕有限，因而对水相增稠不足。增稠剂与分散相粒子间的缔合可提高分子间势能，在高剪切速率下表现出较高的表观黏度有利于涂膜的丰满；随着剪切力的消失，其立体网状结构逐渐恢复，便于涂料的流平。

3. 丙烯酸类增稠剂

丙烯酸类增稠剂包括丙烯酸盐及碱增稠的丙烯酸酯共聚物2种类型。此类增稠剂需调节pH至碱性，使羧酸根离解，从而通过羧酸根离子间的同性静电斥力使分子链由螺旋状伸展为棒状，提高了水相的黏度。

为了增加分子链与乳胶粒子和颜料的作用，人们对丙烯酸类增稠剂进行了憎水改性。憎水单体可以是某些常规非离子型的表面活性剂的甲基丙烯酸和丁烯酸酯，憎水基通常以乙烯基的形式在共聚中直接加入，憎水段通过短的聚环氧乙烷亲水段和连接基团与亲水碱溶基团直接相连，如下图。

HASE和HEUR增稠剂的主要区别之一是它们与无机颜料和填料的交互作用。对HEUR 来说，只有使用憎水分散剂时，它们才能在无机颜料表面上有弱的吸附，而HASE则能直接吸附在颜料的表面。

应用：

增稠剂广泛用于食品、涂料、胶黏剂、化妆品、洗涤剂、印染、橡胶、医药等领域。选择时除要考虑产品的流动性、透明度、稠度、凝胶性及悬浮颗粒能力外，还应注意选用用量少而增稠效果好，与主体成分相容性好而不产生相分离，储存市不引起霉变和离析的水溶性化合物。

①在涂料、印花中，由增稠剂、水、粘合剂和涂料色浆组成的涂料印花色浆，印花色浆在印花机械力作用下，发生切变力，使印花色浆的粘度再瞬间大幅度降低；当切变力消失时，又恢复至原来的高粘度，使织物印花轮廓清晰，这种随切变力的变化而发生的粘度变化，主要是靠增稠剂来实现的；

②在乳胶漆制造中，增稠剂对乳胶漆的增稠、稳定及流变性能起着多方面协调作用。

③在乳胶聚合过程中用作保护胶体，提高乳液的稳定性；再颜料、填料分散阶段，提高分散物料的粘度而利于分散；

④在储运过程中提高涂料稳定性及抗冻融性，防止颜料、填料沉底结块；

⑤在施工中调节乳胶漆粘稠度，并呈良好的触变性等。