流变学原理和增稠剂选择的技巧
流变学原理和增稠剂选择(罗门哈斯)
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0.1
1
剪切速率 (s-1 )
10
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涂料和流变学的关系
涂料制备：分散
漆膜的光学性能（遮盖、光泽）主要取决于颜填料分散的质量 高研磨粘度 低研磨粘度
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涂料和流变学的关系
涂料贮存：沉降
d) CH2CH2OH
e) CH2CH2CH(OH)CH3 f) CH2CH(OH)CH3
增稠剂的分子结构
非离子型聚氨酯增稠剂(HEUR)
(Hydrophobically modified Ethylene oxide URethane)
线型类
亲水主链 聚氨酯链接 疏水基团
支链类
分子量: 5万 – 10万
乳液粒径大小
乳液的种类 与表面活性剂的相互作用
与有机溶剂的相互作用
颜料体积浓度(PVC)的影响
体积固体含量(VS)的影响
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增稠效率影响因素
乳液粒径大小影响
增稠剂在乳液上的吸附
HEUR
50 nm 90 nm 140 nm
340 nm
600 nm
聚氨酯增稠剂浓度
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pH ~ 3-4
乳液形态供货
pH ~ 7-10
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增稠剂机理
HASE类缔合型增稠剂增稠机理
(如:TT-935, DR系列)
-乳液 -乳液 -乳液 - -
--
-
-
增稠水相及乳液相
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农药悬浮剂加工工艺研发难点及解决方案
农药悬浮剂加工工艺研发难点及解决方案农药悬浮剂是目前农业领域中广泛使用的一类农药制剂，具有悬浮稳定性好、使用方便、效果显著等优点。
在农药悬浮剂的加工工艺中，存在一些技术难点，如悬浮剂的分散性能、稳定性和表面活性剂的选择等问题。
本文将探讨这些难点，并提出相关的解决方案。
首先，农药悬浮剂的分散性能是影响其效果的关键因素之一。
由于农药粒子的大小和密度不一致，会导致制剂中农药分布不均匀，影响效果。
解决这一问题的关键在于选用适当的分散剂，并进行优化。
一方面，合适的分散剂能够降低农药粒子的表面张力，增加粒子之间的相互作用力，有利于分散剂与农药粒子之间的相互作用，形成稳定的分散体系；另一方面，优化工艺条件，如搅拌时间、搅拌速度和温度等参数，能够进一步提高分散剂的分散性能。
通过这些措施，可以提高农药悬浮剂的分散性能，增加其均匀性，从而提高农药的利用率。
其次，农药悬浮剂的稳定性是另一个重要考虑因素。
由于悬浮剂中农药粒子的大小和密度不一致，容易引起沉积和分层现象，从而导致悬浮剂的稳定性下降。
为了解决这一问题，可以采用两种方法。
首先，选择合适的增稠剂，提高悬浮剂的粘度，增加其抵抗沉降的能力。
其次，可以添加荧光增白剂，通过增加悬浮液的波长范围和增加光量子来改善悬浮剂的稳定性。
同时，优化悬浮剂的配方以及工艺条件，如pH值、溶剂选择等，也能够进一步提高悬浮剂的稳定性。
另外，表面活性剂的选择也是制备农药悬浮剂的一个困扰。
表面活性剂在悬浮剂中起到增溶、分散和稳定农药颗粒的作用，不同表面活性剂的性能会直接影响悬浮剂的质量和效果。
解决这一问题的关键在于综合考虑表面活性剂的分散性能、吸附性能、稳定性和毒性等因素。
同时，合理选择表面活性剂的类型和用量，以及与农药粒子之间的相互作用，可以有效提高农药悬浮剂的稳定性和效果。
另外，还可以通过对表面活性剂的结构进行改性或合成新的表面活性剂，来提高其性能和适应性。
综上所述，农药悬浮剂加工工艺中存在的难点包括悬浮剂的分散性能、稳定性和表面活性剂的选择等问题。
食品增稠剂流变学研究综述
食品增稠剂流变学研究综述一、本文概述食品增稠剂，作为食品添加剂的一种，在食品工业中扮演着举足轻重的角色。
它们主要用于改善食品的质地和口感，赋予食品更佳的悬浮性和稳定性。
然而，要实现这些功能，就需要对食品增稠剂的流变性进行深入的研究。
本文旨在全面综述食品增稠剂的流变学研究进展，以期为食品工业的发展提供理论支持和实践指导。
本文将首先介绍食品增稠剂的基本概念和分类，阐述其在食品工业中的应用及其重要性。
接着，本文将重点综述食品增稠剂的流变性研究，包括其流变特性的测定方法、影响因素以及流变模型等。
在此基础上，本文将进一步探讨食品增稠剂流变性与其功能性质之间的关系，以及如何通过调控食品增稠剂的流变性来优化食品的品质和口感。
本文还将关注食品增稠剂在食品加工过程中的流变行为，包括其在不同温度、剪切速率和浓度条件下的表现。
这些研究不仅有助于深入理解食品增稠剂的流变性，还能为食品工业的实际操作提供有益的参考。
本文将对食品增稠剂流变学研究的未来发展趋势进行展望，以期推动该领域的研究不断深入和发展。
通过本文的综述，读者可以对食品增稠剂的流变性有一个全面而深入的了解，为食品工业的创新和发展提供有力的支持。
二、食品增稠剂的流变学基础流变学是研究物质在受到剪切、拉伸、压缩等外力作用时，其内部结构和形变规律的科学。
在食品工业中，流变学主要关注食品材料在加工、储存和食用过程中的流动和变形行为。
食品增稠剂作为调节食品流变特性的重要添加剂，其应用广泛，涉及饮料、酱料、乳制品、肉制品等多个领域。
食品增稠剂通常是由高分子化合物组成，这些高分子化合物在溶液中形成网状或链状结构，通过增加溶液的粘度，改变食品的流变特性。
增稠剂的流变学行为受到多种因素的影响，包括浓度、温度、剪切速率、pH值等。
随着浓度的增加，增稠剂分子间的相互作用增强，溶液的粘度增大；随着温度的升高，增稠剂分子的热运动加快，可能导致分子间的解离，溶液的粘度降低；剪切速率的增加可能导致增稠剂分子的取向和排列发生变化，从而影响溶液的粘度。
增稠剂的性质
增稠剂的性质㈠浓度与粘度的关系*1、多数增稠剂在较低浓度时，随浓度增加，溶液的粘度增加，符合牛顿型流体的流变学特性。
*2、多数增稠剂在高浓度时具有非牛顿流体的性质。
随着C↑，η不增加，其粘度在相当大的温域内不产生波动。
㈡协同效应*如果增稠剂混合使用于同一溶液，会产生一种粘度叠加效应。
这种叠加可以是增效的，也可以是减弱的，如阿拉伯胶可降低黄蓍胶的粘度。
*有时单独使用一种增稠剂，往往得不到理想的结果，必须同其它几种乳化剂复配使用，发挥协同效应。
㈢增稠剂的凝胶作用*当体系中溶有特定分子结构的增稠剂，浓度达到一定值，而体系的组成也达到一定要求时，体系可形成凝胶。
*凝胶是空间三维的网络结构这个结构由下面3点组成1、大分子链之间的相互交联2、螯合3、增稠剂分子与溶剂的强亲和性。
*掌握增稠剂的特性，正确加以利用，如海藻酸盐制成的凝胶，则具有受热后不再稀化的特点，是热不可逆凝胶，可作人造果冻的原料。
影响凝胶特性的因素a 冷却热溶液：在保证凝胶浓度的条件下，有些增稠剂需先加热后冷却才可形成凝胶，如琼脂；离子诱导：海藻酸盐，低甲氧基果胶；增稠剂的协同作用：如黄原胶和刺槐豆胶；其他：加糖加酸，如高甲氧基果胶；b 胶凝临界浓度增稠剂形成凝胶所需的最低浓度。
如琼脂－0.5%.c 热可逆与热不可逆凝胶热可逆凝胶－有些增稠剂凝胶，加热时融化成溶液，冷却时又形成凝胶，这种热熔冷凝的凝胶称为热可逆凝胶。
Eg:琼脂，卡拉胶，明胶和低甲氧基果胶的凝胶属于这类。
热不可逆凝胶－有些增稠剂凝胶在受热时也不熔化，这种凝胶叫热不可逆性凝胶。
Eg:海藻酸钠，高甲氧基果胶瓜尔胶冰淇淋：能赋予产品润滑和糯性的口感。
使冰淇淋融化缓慢，并可提高产品抗骤热的性能，避免冰晶的生成而形成颗粒状饮料：有增稠、稳定作用，防止产品分层，沉淀，并使产品富有良好的滑腻口感。
增加稠度，消除水质感。
乳酪：由于瓜尔豆胶具有结合水的特性，故能控制产品的稠度和扩散性，使更滑腻和更均匀的涂抹乳酪有可能带有更多的水分。
食品增稠剂 教学PPT课件
– 凝胶的触变性 – 食品胶之间凝胶的协同效应
增稠剂在食品中的作用
凝聚性（澄清作用） 保水、持水性 控制结晶 成膜、保鲜作用 掩蔽作用 用于保健、低热食品的生产 ：
– 绝大多数食品胶能发挥膳食纤维的功能。 – 食品胶也作为脂肪取代物较广泛地应用于低脂食
品、疗效食品和保健食品的生产中 。目前的脂肪 取代物，大部分与食品胶有关。
Β-CYCLODEXTRIN
食品增稠剂的选择
所应用食品的特点
– 产品形态：如凝胶、流动性、硬度、 透明 度及混浊度等
– 产品体系：悬浮颗粒能力，稠度、风味、 原料类型等
– 产品的口感 – 产品贮存：时间、风味稳定、水分、油分
温度：
– 温度升高，黏度下降 – 存在牛顿型和非牛顿型之间的转变
NDJ-8S 粘度计
转子、转速 温度 粘度范围 Pa.S
QND－1型粘度计
食品增稠剂的增稠性质
1、所有亲水胶体都具有一定黏度，具 有增稠效果，此时亲水胶体分子发生水 化作用。
2、对于不同种类的食品胶，其增稠效 果并不一样。大多数食品胶在很低的浓 度时（如1％），都能获得高黏度的流 体。
非离子型增稠剂：淀粉、海藻酸丙二醇酯 等
化学结构不同：
多糖类增稠剂：淀粉类、纤维素类、海藻 酸类、果胶、槐豆胶等 。大多数都属于此 类。
多肽类增稠剂：明胶、酪蛋白酸钠等。由 于来源有限，价格偏高，应用较少。
流变学差异：
增稠剂还可以按照其流变性质分为：
➢ 牛顿型增稠剂和非牛顿型增稠剂（假塑性） ➢ 凝胶型增稠剂和非凝胶型增稠剂
食品增稠剂的增稠性质
3、在溶液中容易形成网状结构或具有 较多亲水基团的增稠剂都具有较高的黏 度。
乳胶漆流变性的调整与增稠剂的选择
乳胶漆流变性的调整与增稠剂的选择摘要：研究了在高、中、低剪切速率下乳胶漆流变性的调整，包括高、中、低PVC乳胶漆的粘度控制，以及苯丙、纯丙、醋丙、醋叔乳胶漆中增稠剂的选择与应用。
关键词：乳胶漆；增稠剂；增稠作用1.前言1.1乳胶漆的流变性乳胶漆的流变性是构成漆膜外观和性能的重要影响因素之一，粘度对漆的颜料沉淀性、涂刷性、膜丰满性、流平性以及垂直表面上的膜的流挂性都有影响，这些影响的结果最终将表现在干膜的质量上。
简单剪切下乳胶漆的典型粘度曲线，必须满足不同操作过程的要求，如下图[1]。
粘度（mPa.s）（图略）图1乳胶漆不同剪切速率下粘度变化全部范围内的粘度曲线可由Casson经验方程[2]表示：η=η∞+（T0/D）nD—剪切速率，S-1T0——屈服值，dyn/cm2；屈服值可由下式计算：T0=0.0056η1.35（剪切速率0.085S-1），屈服值由低剪切速率下的粘度决定。
低剪切速率下的涂料的流变性质，主要由增稠剂与颜填料、乳胶粒子形成的结构粘度决定，这种结构粘度使乳胶漆呈现出一定的屈服值。
即在低剪切速率下，在沉降、流挂、流平等过程中，尽管结构很弱，但对流动具有很大的抵抗力。
η∞代表无穷大剪切速率下体系的粘度，在中至高剪切力条件下由体系组分间作用而产生的结构粘度易被破坏，结构影响可以忽略，乳胶漆的粘度由漆中固体组分的组成和用量决定，高剪切下的适宜粘度一般为2.5至5.0P，涂刷性良好，涂膜厚度最佳。
在高剪切停止后，缔合开始恢复，这一特点使乳胶漆流变性呈现出带有触变性的假塑型流体特征，恢复速率为增稠剂粘度的函数，恢复时间过快不利于流平，过慢易产生流挂。
乳胶漆生产过程中一般只控制中剪切速率下的粘度（Stomer粘度KU值）。
KU值相同的乳胶漆，在低、高剪切速率范围内粘度存在差异。
1.2乳胶漆中的增稠剂涂料组成影响乳胶漆的流变性，改变乳液浓度以及分散在乳胶漆中的其它固体物质的浓度可以调节粘度，但调节范围有限，成本较高；乳胶漆粘度主要通过增稠剂进行调节。
涂料中的流变学
（2）、丙烯酸类增稠机理 聚丙烯酸类增稠剂其增稠机理是增稠剂溶于水中，通
过羧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 料之间架桥形成网状结构，增加了体系的黏度。
（3）、缔合增稠机理 这类增稠剂的分子结构中引入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
1、动力黏度（η ）：
=
D
式中：τ为剪切力；D为剪切速率。 在流体中取两面积各为1m2 ，相距1m，相对移动速度为 1m/s时所产生的阻力称为动力黏度。单位Pa· S（帕· 秒）。 过去使用的动力黏度单位为泊或厘泊，泊（Poise）或厘泊 为非法定计量单位。 1Pa· S=1N· 2=10P泊=103cp S/m
流体的类型与黏度密切相关，黏度是涂料流变学的 一个重要指标。
黏度的定义
黏度就是抗拒液体流动的一种量度。 黏度一般是动力黏度的简称，其单位是帕秒(Pa· S)或毫帕
秒(mPa· S)。
黏度的度量方法分为绝对黏度和相对黏度两大类。绝对黏 度分为动力黏度和运动黏度两种；相对黏度（条件黏度） 有恩氏黏度、赛氏黏度和雷氏黏度等几种表示方法。
三、流变性与涂膜弊病
1、流平不良与流挂
把不平整的湿膜在表面张力的作用下产生流动，最后达到完全平整
的过程叫做湿膜的流平。如果湿膜处于垂直于地面的被涂面上，它 在表面张力和重力合力的作用下，产生向下流淌或湿膜下部厚度远
大于上部的现象，叫做流挂。
2、缩孔
缩孔的形成取决于涂料本身的流动性，当涂膜上形成表面 张力梯度时，流体由一点到另一点流动，若流动量大，就 会形成露底缩孔。要减少缩孔，就应使涂料流动性减小，
食品增稠剂流变学研究综述
（ ｏ ｅｅｏ ｉ ｔ ｎ ｏｄ Ｓ ｕ ｈ ａＵ ｉ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏｙ Ｇ ａ ｇｈ ｕ ６０， ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｇ ｄＦ ｏ ，ｏ ｔ Ｃ ｉ ｎｖ ｓｙｏ Ｔ ｃｎ ｌ ， ｕ ｎｚ ｏ ５ ０ ４ Ｃ ｉａ ｌ Ｌ ｈａ ｈ ｎ ｅ ｔ ｇ １
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｉ ａｔ ｌ ｒ ｆ ｔｏ ｕ ｅ ｅ ｐ ｒ ｏ ｅ ｏ ｔ ｄ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅ ｌｇｃ ｒ ｐ ｒ ｅ ｆ ｏ ｄ ｔ ｅ ｉｆ ｅ ｃ ｆ ｌｃ ｓ ｒ ｃ ： ｈｓ ｒｉ ｅ ｂ ｅ ｙ ｉ ｒｄ ｃ ｓｔ ｕ ｐ ｓ ｆｓ ｙｏ ｈ ｈ ｏ ｏ ｉａ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓｏ ｏ ， ｌ ｎ ｅ ｏ ｅ － ｃ ｉｌ ｎ ｈ ｕ ｌ ｉ ｆ ｈ ｎｕ ｍｏ ｕ ａ ｅ ｇ ｔ ｓｒ ｃｕ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｔｏ ｐ ｔ ｍｐ ｒ ｔｒ ｓ ｅ ｒ ｇ ｆｒ ｅ ｏ ｅ ｒ ｅ ｌ ｇｃ ｒ ｐ ｒｉｓｏ ｏ ｈ ｃ ｅ ｅ ｓ ａ ｄ ｌｒｗ ｉｈ ，ｔ ｔｒ ， ｏ ｃ ｎ ｒ ｉｎ， Ｈ，ｅ ｅ ａｕ ｅ，ｈ ａ ｉ ｃ ｎ ｔ ｈ ｏ ｏ ｉａ ｐ ｏ ｔ ｆｆ ｄ ｔ ｉｋ ｎ ｒ ｎ ｕ ａ ｎ ｏ ｈ ｌ ｅ ｅ ｏ ｓ ｎ ｒ ｉｍ ｍｏ ｇ ｔ ｅ Ｉ ｄ ｉ ｏ ｔ ｅ ａ ｔ ｎ ｏ ｏ ｉｋ ｎ ｒ ｎ ｉ ｒ ｖｎ ｅ ｒ ｅ ｌｇ ｃ ｒｐ ｒｉｓ ｏ ｏ ｓ ａｓ ｙ ｅ ｇｓ ａ ｎ ｈ ｍ． ｎ ａ ｄ ｔ ｎ，ｈ ｃｉ ｆｆ ｄ ｔ ｃ ｅ ｅ ｓ ｏ ｍｐ ｏ ｉ ｇ ｔ ｈ ｏ ｏ ｉ ａ ｐ ｏ ｅ ｔ ｆｆ ｄ ｉ ｌ ｏ ｉ ｏ ｏ ｈ ｈ ｌ ｅ ｏ ｉ ｃｕ ｅ ｎ ｔｉ ｒ ｃｅ ｎ ｌ ｄ ｄ ｉ ｈ ｓａ ｔ ｌ． ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｆｏ ｈ ｃ ｅ ｅ ｓ ｉ ｕ ｎ ｅ；ｈ ｏｏ ｉａ ｒｐ ｒ ｅ ； ｐ ｌ ａ ｉｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｄ ｔ ｉ ｋ ｎ ｒ ；ｎ ｅ ｃ ｒ ｅ ｌｇｃ ｐ ｏ ｔ ｓ ａ ｐ ｉ ｔ ｏ ｌ ｆ ｌ ｅ ｉ ｃ ｏ
增稠与流变机理
締合性增稠劑的增稠原理
颜填料颗 粒
疏水端
增稠剂分子 链
乳液颗粒
与乳液颗粒和颜填料颗粒相连接形成结构性排列 締合型增稠作用受制于配方中的疏水成分和所用表面活性剂的疏 水性，溶剂性质和温度及水量。單獨對水相幾乎不增稠
不同类型流变助剂的增稠特点
ED Greater China
不同类型增稠剂在苯丙乳液7035中增稠对比
ED Greater China
聚合物和无机物粒子如何在储存和施工时都能均匀分布？
色差是涂膜内的颜 料分层现象。不同 的沉降速率导致了 这种现象。
花斑是涂膜中颜料 的无规分散形成的 色斑。贝纳尔德漩 涡导致了这种现象。
ED Greater China
不同的缔合型增稠剂
对涂料的低剪，中剪和高剪粘度有不同的控制能力
ED Greater China
缔合型增稠剂的命名
HEUR ：疏水改性乙氧基化氨基甲酸酯 Hydrophobically modified Ethylene oxide Urethane HASE：疏水改性碱膨胀乳液 Hydrophobically modified Alkali Swellable Emulsion HM-HEC：疏水改性羟乙基纤维素 Hydrophobically Modified HydroxyEthyl Cellulose
项目 添加量(固体%乳液) 添加量(%乳液) 粘度(mPa·s) 6 rpm 60 rpm 触变指数(TI)
空白 0.0 0.0 5,300 970 5.46
HEC 0.2 / 14,300 2,630 5.45
ASE1130 DSX1516 0.5 1.78 15,000 2,540 5.9 0.08 0.2 14,000 4,510 3.1
药剂学 第十三章 流变学基础
同，可以把非牛顿液体分为塑性流动、 假塑性流动、胀形流动、触变流动。
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药剂学
21
（一）塑性流动(plastic flow)
➢ 如图13-7(b)所示，塑性流动的流动曲
线不经过原点,将曲线的直线部分外延至横
轴时,可与横轴有一交点，在这个交点的切
变应力值称为屈伏值或致流值（记为S0 ）
相比，不仅没有重合而且向左迁移，在图上
表现为环状的滞后曲线。曲线上升时被破坏
的结构并不因为应力的减少而立即恢复原状
，202而1/1/26是存在一种时间药差剂学。
27
三.粘弹性(Viscoelasticity)——自学
➢高分子物质或分散体系，具有粘性和弹性 的双重特性，我们把这种性质称为粘弹性。
➢对于高分子物质施加一定的作用力，使其
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药剂学
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➢主要因素有：相的体积比、内相固有的
粘度、粒度分布等。
➢如分散相（内相）体积比较低时（0.05
以下），其系统表现为牛顿流动；随着体
积比增加，系统的流动性下降，表现为假
塑性流动。而体积比高的时候，转变为塑
性流动。当体积比接近0.74时，产生相的
转移，粘度显著增大。
➢在同样的平均粒径条件下，粒度分布范
来表示，20℃水的粘度约为0.01泊
(p)=1厘泊（cp)。
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药剂学
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➢ 表13-1中表示制剂研究中常用的各种液
体在20℃条件下的粘度。
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药剂学
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➢ 根据式13-1可知：牛顿液体的切变
速度D与切变应力S之间呈直线关系，且 直线经过原点，如图13-7（a）所示 。
水性聚氨酯的流变设计及增稠机理浅析
水性聚氨酯的流变设计及增稠机理浅析随着环境保护法规和政策的日趋严峻，水性涂料由于其低VOC的特点受到越来越多的客户的青睐。
水性聚氨酯涂料由于其优异的耐候性，优良的耐化学品性能以及优秀的机械性能在各个领域得到广泛的应用。
水性聚氨酯涂料的流变设计是聚氨酯配方当中非常关键的一环。
归根结底，这是由于水性聚氨酯的整个体系的形态所决定的。
在传统的溶剂型聚氨酯体系中，所使用的溶剂通常是树脂体系的真溶剂，树脂在体系里的状态是完全舒展开来而且均匀“溶解”于体系当中。
整个体系处于于“均一相”状态，树脂与它的溶剂之间属于“你中有我，我中有你”的状态。
如图一所示。
此种体系状态会带来以下系列流变特点：●体系处于均一相状态，对溶剂体系进行流变设计也是对树脂体系的流变设计；●树脂的分子量大小会影响整个体系的粘度，也会改变整个体系的流变状态；●由于树脂体系在溶剂体系中的完全溶解和舒展，使得溶剂型涂料的最终成膜比较容易形成均一而致密的膜。
然而，水性聚氨酯的体系状态与溶剂型聚氨酯有着比较大的区别。
目前，市面上主流的双组分的水性聚氨酯的产品主要是羟基丙烯酸型的水性聚氨酯，而水性羟基丙烯酸树脂又常见乳液型和分散体型两大类。
而这两大类的最主要的区别是在合成的过程的区别。
它们最终形成的产品，从本质上来说都属于“悬浮态”的体系状态。
这种状态的最大特点是，树脂（乳液或分散体）和承载它的介质（水）相互之间是不相容的。
它们之间所形成的相对而言是一种“分离相”的状态，如图二所示。
此种体系状态会带来以下流变特点：●体系处于相对分离的状态，流变设计上就有了所谓的对水相进行增稠和对树脂相进行增稠，以及对两相都有增稠作用的几种不同的设计方案；●树脂的分子量大小和最终的体系粘度的关系不大，体系的最终粘度或流变性能和树脂的分子量大小没有直接的关系；●由于乳液粒子是不溶于水的，所以在最终成膜时，需要引入成膜助剂或者助溶剂来帮助最终成膜，形成均一致密的膜，而成膜助剂或者助溶剂的引入，反过来又会对流变助剂的选择造成一定的影响。
增稠剂
增稠剂又称胶凝剂，用于食品时又称糊料或食品胶。它可以提高物系粘度，使物系保持均匀的稳定的悬浮状态或乳浊状态，或形成凝胶。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。再涂料印花中，由增稠剂、水、粘合剂和涂料色浆组成的涂料印花色浆，印花色浆再印花机械力作用下，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。再乳胶漆制造中，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。再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；再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；再施工中调节乳胶漆粘稠度，并呈良好的触变性等。在食品中添加千分之几的食品增稠剂，具有胶凝、成膜、持水、悬浮、乳化、泡沫稳定及润滑等功效。对流态食品或冻胶食品的色、香、味、结构和食品的相对稳定性起着十分重要的作用。 增稠剂大多属于亲水性高分子化合物，按来源分为动物类、植物类、矿物类、合成类或半合成类。简单分可分为天然和合成两大类。天然品大多数是从含多糖类粘性物质的植物及海藻类制取，如淀粉、果胶、琼脂、明胶、海藻脂、角叉胶、糊精、黄耆胶、多糖素衍生物等；合成品有甲基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素衍生物、淀粉衍生物、干酪素、聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、低分子聚乙烯蜡、聚丙烯酰胺等。 饮料生产中常用的增稠剂以及作乳化稳定剂用的增稠剂主要有羧甲基纤维素钠、藻酸丙二醇酯、卡拉胶、黄原胶、果胶、瓜尔豆胶、刺槐豆胶等。
目录
分类
特性比较
基本化学组成
实际应用
羧甲基纤维素钠（CMC－Na）性状
第三章 涂料中的流变学
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在一个絮凝的大粒子中，含有很多小粒子。 小粒子之间为外相液体所填满，这些外相的 液体成为内相体积的一部分：
Vi=Vp+VA+VT （3）
式中VT为截留在絮凝粒子内的外相液体体积。 Vi增加，体系粘度上升；用搅拌破坏絮凝粒子 使其重新分散时，粘度可下降。
Company LogoΒιβλιοθήκη Logo5、压流度法
应用范围：适用于厚漆、腻子及厚浆涂料等 测量原理：定量体积的试样，在固定压力下，经一段 时间后，以试样流展扩散的直径大小来表示稠度。 使用仪器：唧筒、玻璃板、砝码 操作简介：用唧筒塞压出装满唧筒内的试样在玻璃板 中央，在试样上放置另一块玻璃板，再压上砝码，开 动秒表，经1min后，观察试样流展扩散的直径。
使用仪器：①同轴圆筒旋转粘度计；②布氏旋转粘度计； ③锥板旋转粘度计等。
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Logo 操作简介： ①试样被置于两个同心圆筒之间，在环形空隙中流动， 指针指示的读数乘以转子系数，即得出粘度。 ②选择好转子及速度，将转子浸入试样内开机运转， 从刻度盘上读取偏转角，乘以转子系数以求取粘度。 ③将试样滴于平板上，下降圆锥，使样品在固定平板 和稍带锥度的旋转圆盘之间被剪切，从指示器可读 出粘度值。 结果表示：Pa.s
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3、促进分散体系稳定化的措施 实现理想分散的两个手段：配方和设备。 配方手段就是靠正确选择原料（包括颜料、 漆料及助剂，主要考虑其性价比），正确确 定用量。 选择合适的研磨设备减小颜料粒度，加大漆 料粘度是能够延缓沉降的因素。但粒度减小 和粘度增大都是有限度的。因此，使用助剂 是促进分散体系稳定性的重要手段。
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乳胶漆增稠流变剂的选择与应用
收稿日期：!"""#$$#$%作者简介：王春伟，（$&’(#），男，浙江临安人，浙江华特集团总工程师，从事涂料和涂助剂生产技术管理和研发工作。
文章编号：$""’—($(%（!""$）"$#""("#")乳胶漆增稠流变剂的选择与应用王春伟冯炎龙（浙江杭州临安市科达涂料化工研究所杭州)$$)""）摘要介绍了乳胶漆增稠流变剂的类型和特点，讨论了增稠流变剂的选择要求，以及通过增稠流变剂的协同作用，提高乳胶漆的性能。
关键词乳胶漆增稠流变剂应用在涂料生产、贮存、施工和成膜过程中，希望涂料在各种剪切条件下具有工艺所要求的粘度，如在贮存中，希望体系有较高的粘度，防止颜料和填料的沉淀，在施工时开始要求体系粘度较低，有利于涂膜流平，但要求涂膜粘度在一定时间达到较高粘度，以免涂膜产生流挂和流淌现象。
涂料在不同剪切条件下体现的粘度变化，称之为流变性能。
乳胶漆的主体是颜料的水分散体和聚合物的水分散体的混合物，按悬浮体的流变性来说，粘度与分散相的体积浓度有关，当分散相的有效体积小于**+时，它的粘度基本上接近分散介质的粘度，对水分散体来说，那就是水的粘度。
水的粘度很低，不可能具有施工的流变性，所以使用水溶的增调剂与水分子水合，增大有效体积、减少“自由”水含量并通过分子间的相互缠绕而提高体系的粘度。
增稠流变剂的品种很多，增稠机理和特性各不相同，不同品种乳胶漆的流变性能也有不同的要求，了解增稠流变剂的特性对合理正确应用是十分必要的。
!增稠流变剂的品种和特性羧甲基纤维素钠的价廉，增稠能力较强，但其有耐水性差，影响流平，易霉变等缺陷，目前使用渐趋减少，仅在少量低档涂料中使用。
羟乙基纤维素是大分子纤维素进入连续的水相中，通过分子链上羟乙基和羧基的水合作用及其分子间的缠绕，而增加体系粘度，当体系受到剪切作用，速率逐步增加时，,-.分子可从无序按剪切力的方向作有序排列，变得易于滑动，粘度下降，当剪切作用力减弱时，又可逐渐回复到原有的结构，表现为触变性。
最新药剂学-流变学基础复习指南
第七章流变学基础学习要点一、概述（一）流变学1. 定义：流变学（rheology）是研究物质变形和流动的科学。
变形是固体的固有性质，流动是液体的固有性质。
2.研究对象：(1) 具有固体和液体两方面性质的物质。
(2) 乳剂、混悬剂、软膏、硬膏、粉体等。
（二）变形与流动1. 变形是指对某一物体施加外力时，其内部各部分的形状和体积发生变化的过程。
2. 应力是指对固体施加外力，则固体内部存在一种与外力相对抗而使固体保持原状的单位面积上的力。
3. 流动：对液体施加外力，液体发生变形，即流动。
（三）弹性与黏性1. 弹性是指物体在外力的作用下发生变形，当解除外力后恢复原来状态的性质。
可逆性变形----弹性变形。
不可逆变形----塑性变形2. 黏性是流体在外力的作用下质点间相对运动而产生的阻力。
3. 剪切应力（S）：单位液层面积上所施加的使各液层发生相对运动的外力，FSA=。
4. 剪切速度（D）：液体流动时各层之间形成的速度梯度，dvDdx =。
5. 黏度：η，面积为1cm2时两液层间的内摩擦力，单位Pa·s，SDη=。
（四）黏弹性1. 黏弹性是指物体具有黏性和弹性的双重特征，具有这样性质的物体称为黏弹体。
2. 应力松弛是指试样瞬时变形后，在不变形的情况下，试样内部的应力随时间而减小的过程，即，外形不变，内应力发生变化。
3. 蠕变是指把一定大小的应力施加于黏弹体时，物体的形变随时间而逐渐增加的现象，即，应力不变，外形发生变化。
二、流体的基本性质A：牛顿流动B：塑性流动C：假黏性流体D：胀性流动E：假塑性流体，表现触变性图7-1 各种类型的液体流动曲线（一）牛顿流体：1. 特征(1) 剪切速度与剪切应力成正比，S=F/A=ηD或1SDη=。
(2) 黏度η：在一定温度下为常数，不随剪切速度的变化而变化。
2. 应用纯液体、低分子溶液或高分子稀溶液。
（二）非牛顿流体1. 特征：(1) 剪切应力与剪切速度的关系不符合牛顿定律。
流变学原理和增稠剂选择的技巧
胶束结构
乳胶颗粒
水相中结构
与乳胶颗粒作用
增稠乳液相
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增稠剂机理
HASE类缔合型增稠剂增稠机理
(如:TT-935, DR系列)
COOH
碱性环境
COOH
pH ~ 3-4 乳液形态供货
粘度上升, 体系增稠
COO- COO-
pH ~ 7-10
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增稠剂机理
HASE类缔合型增稠剂增稠机理
1. 增稠剂的分类 2. 常见增稠剂的分子结构 3. 增稠剂的增稠机理 4. 增稠剂的增稠效果 5. 增稠效率影响因素 6.增稠剂选择
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1. 增稠剂分类
增稠剂/流变助剂
非缔合型
缔合型
纤维素 醚类
碱溶性 丙烯酸乳液
- HEC
- ASE
• Natrosol 250 • ASE-60 HBR
1800 1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
0
0
乙二醇
丙二醇 甲基卡必醇
异异丙丙醇醇
丁基卡必醇
5
10
15
20
25
30
溶剂用量Wt %
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6. 增稠剂选择指南
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不同增稠剂性能比较
性质
抗飞溅性 流平性 漆膜丰满度 高光泽潜力 粘度稳定性 pH敏感性 耐擦洗性 耐碱性 抗腐蚀性 电解质敏感性
生产
羧甲基纤维素钠（SCMC) （b） 羧甲基2-羧乙基纤维素钠（b+d） 羟乙基纤维素(HEC) （d） Natrosol 250 HBR 甲基纤维素（MC） - (a) 2-羟丙基甲基纤维素(HPMC) （a+f） 2-羟乙基甲基纤维素(HEMC) (a+d) 2-羟丁基甲基纤维素(a+e) 2-羟乙基乙基纤维素(HEMC) (c+d) 2-羟丙基纤维素(HPC) (f)
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流变学：
描述物体在外力作用下产生流动 和形变规律的学科
基本概念
剪切应力：物体单位面积切线方向的力 剪切速率 粘度：流体阻碍流动的程度
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剪切应力
剪切力
面积
剪切应力
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剪切速率
V
剪切速率
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乳液粒径大小
乳液的种类 与表面活性剂的相互作用
与有机溶剂的相互作用
颜料体积浓度(PVC)的影响
体积固体量(VS)的影响
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增稠效率影响因素
乳液粒径大小影响
增稠剂在乳液上的吸附
HEUR
50 nm 90 nm 140 nm
340 nm
600 nm
聚氨酯增稠剂浓度
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d) CH2CH2OH
e) CH2CH2CH(OH)CH3 f) CH2CH(OH)CH3
增稠剂的分子结构
非离子型聚氨酯增稠剂(HEUR)
(Hydrophobically modified Ethylene oxide URethane)
线型类
亲水主链 聚氨酯链接 疏水基团
支链类
分子量: 5万 – 10万
1400 1200
乙二醇
丙二醇
1000 800 600 400 200 0
甲基卡必醇
异丙醇 异丙醇
丁基卡必醇
0 5 10 15 20 25 30
溶剂用量Wt %
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6. 增稠剂选择指南
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不同增稠剂性能比较
性质
抗飞溅性 流平性 漆膜丰满度 高光泽潜力 粘度稳定性 pH敏感性 耐擦洗性
剪切速率
250mm/0.25s
湿膜厚度
剪切速率
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粘度
牛顿认为要维持这种速度上差异的力与垂直于流体的速度差异（即速度梯度） 成正比，用下式来表示：
粘度 = 剪切应力/剪切速率 粘度的SI单位为帕斯卡· 秒， 涂料行业通用单位泊（厘泊） 1 Pa.s = 10 Poise =1000CP
(分子)柔性
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增稠剂的分子结构
疏水改性碱溶性乳液(HASE)
(Hydrophobically modified Alkali Soluble Emulsion)
R CH2 C C OH O CH2 H C C O C2H5 O
EO链段
COOH
X
Y
( R = CH3 or H )
羧酸主链
COOH
疏水基团 分子量: 几万 – 几十万 (分子)刚性相对较弱
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3.增稠剂的增稠机理
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增稠剂机理
羟乙基纤维素HEC增稠机理
H
H
O H O H O H H H
O
H
O
H
H
◇ 增稠水相
(氢键) ◇ 粘度取决于分子量和极性基团的水合能力
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剪切时间增加 （剪切速率恒定）
上升
膨胀型 （剪切变稠） 震凝性
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涂料与流变学的关系
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涂料和流变学的关系
制备
研磨或高速分散
沉降（贮存过程） 涂料振荡器 涂装给料 蘸涂料 施工 流挂/流平
Very slow flow/流动很慢 Dry Paint 刷涂、辊涂、喷涂 Very rapid flow/流动很快
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增稠效果
聚氨酯类缔合型HEUR增稠剂
局限性
增稠效率受乳液、PVC、体积固含量 等多种因素影响
对表面活性剂/醇类溶剂/分散剂等敏感
-着色时粘度降低明显
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增稠效果
HASE类缔合型增稠剂
(如:TT-935, DR 系列)
优势
生物稳定性好-抗生物降解 优良的抗飞溅性 与纤维素醚类增稠剂及ASE比较，漆膜丰满度和 流平性改善 液体形式供货，生产操作简单 低成本
4. 增稠剂的增稠效果
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增稠效果
纤维素醚类增稠剂的增稠效果
导致体积限制絮凝
水
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纤维素醚类增稠剂的增稠效果
增稠前 增稠后
乳液增稠前后的电子显微照片罗门哈斯公司版权所有
增稠效果
缔合型增稠剂增稠效果
乳胶颗粒 胶束结构
水相中结构
与乳胶颗粒作用
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牛顿流体
剪切应力
粘度
剪切速率
剪切速率
牛顿流体
剪切应力和剪切速率的关系为一条直线 在给定温度下粘度与剪切速率无关 包括简单的流体:如水、有机溶剂和矿物油
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非牛顿型流体：液体粘度随着剪切速率的变化而变化
假塑性/塑性:粘度随着剪切速率的增加而降低(剪切变稀) 膨胀性: 粘度随着剪切速率的增加而降低（剪切变稠） 触变性：剪切变稀，且粘度取决于剪切时间 震凝性：剪切变稠，且粘度取决于剪切时间
纤维素增稠剂
ACRYSOL TT-935
ACRYSOL RM-2020 NPR
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增稠效果
聚氨酯类缔合型HEUR增稠剂
(如:RM-2020NPR, RM-8W) 优势
生物稳定性好-抗生物降解
优异的抗飞溅性 类似醇酸漆的流动效果
较好的耐水性及涂膜耐久性 涂膜丰满度高，涂膜均匀，可获得高光
分子量: 10万 – 100万
(环状分子)刚性
纤维素衍生物, 通过取代到纤维素主链上的烷基不同得到不同产品
其中R和R” 是： a) CH3 b) CH2COONa c) CH2CH3 生产 羧甲基纤维素钠（SCMC) （b） 羧甲基2-羧乙基纤维素钠（b+d） 羟乙基纤维素(HEC) （d） Natrosol 250 HBR 甲基纤维素（MC） - (a) 2-羟丙基甲基纤维素(HPMC) （a+f） 2-羟乙基甲基纤维素(HEMC) (a+d) 2-羟丁基甲基纤维素(a+e) 2-羟乙基乙基纤维素(HEMC) (c+d) 2-羟丙基纤维素(HPC) (f) 罗门哈斯公司版权所有
缔合型增稠剂的增稠效果
增稠前 增稠后
乳液增稠前后的电子显微照片
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增稠效果
纤维素醚类增稠剂
优势
配方相对简单 粘度稳定性好,对 pH 及配方其它组份敏感性小
局限性
易受微生物侵蚀 施工时抗飞溅性差 流平及光泽展现差 生产操作不便(干粉、水溶液、溶液浆）
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增稠效果
滚涂飞溅示意图
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涂料和流变学的关系
涂料施工：蘸漆
蘸漆是在中等剪切速率(10-100sec-1)条件下的操作
涂料非常粘稠并且在罐内静置时就结构化，通常的一个 感觉就是这种涂料很难涂装 涂料在罐中非常稀会导致涂料在涂刷转移过程滴落、施 工时在垂直表面严重的流挂以及辊涂操作时飞溅
控制涂料在这个剪切速率范围的粘度会影响这些中等 剪切下的性能（罐内外观、蘸刷、搅拌）。
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涂料和流变学的关系
涂料施工：漆膜丰满度
刷涂、辊涂和喷涂操作取决于高剪切速率（ >103sec-1）下 的粘度 高剪切速率下的粘度越高，施工过程中涂料分布所受到 的阻力越大，因而一次施工能获得较厚的漆膜。反之， 高剪切速率下粘度低意味着涂料分布时受到的阻力较低 ，涂料容易铺展在基材表面相应漆膜较薄，导致遮盖力 降低
表面活性剂在乳胶颗粒表面的吸附
亲水端
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增稠剂机理
聚氨酯缔合型HEUR增稠剂增稠机理
乳胶颗粒
胶束结构
水相中结构
与乳胶颗粒作用
增稠乳液相
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增稠剂机理
HASE类缔合型增稠剂增稠机理
(如:TT-935, DR系列)
粘度上升, 体系增稠
COOH
碱性环境 COO- COO-
• Natrosol Plus 330
- HEC - ASE • Natrosol 250 • ASE-60 HBR
非离子型 聚氨酯
-HEUR • RM-2020NPR
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2. 增稠剂的分子结构
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增稠剂的分子结构
纤维素醚类增稠剂
CH2OH O O OH OH OR" O OH O CH2OR' CH2OH O O OH OH O
H
O
H
增稠剂机理
聚氨酯缔合型HEUR增稠剂增稠机理
(如:RM-2020NPR) 非离子表面活性剂
疏水基团 亲水端
(分子量: 几百 – 几千)
线型类
聚氨酯 增稠剂
支链类
亲水主链
聚氨酯链接
疏水基团
(分子量: 5万 – 10万）
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表面活性剂与乳液的缔合
乳胶颗粒
水溶液中表面活性剂胶束
疏水基团
纤维素
差 差 低 低 不敏感 不敏感 -
HASE TT-935, DR
很好 尚好-优 尚好-优 尚好-优 中度-敏感 中度敏感 取决于配方
COOH
pH ~ 3-4
乳液形态供货
pH ~ 7-10
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增稠剂机理
HASE类缔合型增稠剂增稠机理
(如:TT-935, DR系列)
--乳液 -乳液 -乳液 - -
-
增稠水相及乳液相