增稠剂整理

增稠剂
一；增稠剂得分类
1.纤维素类
纤维素类又分为
A.非缔合型（HEC）
B.缔合型（HMHEC）
最有名得纤维素增稠剂包括：
羟乙基纤维素（Hydroxyethyl Cellulose，HEC）
羟丙基纤维素（Hydroxypropyl Cellulose，HPC）
羟丙基甲基纤维素（Hydroxypropylmethyl Cellulose，HPMC）、
甲基纤维素（Methyl Cellulose，MC）、
羧基甲基纤维素（Carboxymethyl Cellulose，CMC）
疏水性改质羟乙基纤维素（Hydrophobically Modified Hydroxyethyl
Cellulose ，HMHEC）
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.聚氨脂类
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.凹凸棒土
C.气相二氧化硅
6.络合有机金属增稠剂
二：特性研究及作用机理
1.纤维素类
1、1非缔合型纤维素增稠剂
纤维素类增稠剂得增稠机理：
就是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了聚合物本身得流体体积，减少
了颗粒自由活动得空间，从而提高了体系黏度。

也可以通过分子链得缠绕实现
黏度得提高，表现为在静态与低剪切有高黏度，在高剪切下为低黏度。

这就是
因为静态或低剪切速度时，纤维素分子链处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。

纤维素增稠剂增稠水相，该增稠作用不受连结料、颜料与助剂得
影响。

这种分子链较长、有分支，部分呈卷曲状。

在其余情况下，分子链处于理想得序状态（高粘度）。

随着剪切速率得增加，分了逐渐与流动方向平行，这使一个分子到另一个分子之间得滑动更为容易，即低粘度，因而，这种纤维素增稠剂表现出假塑性与结构粘度。

通过高分子量得纤维素醚，可获得明显得假塑流动性能。

特点：纤维素类增稠剂得增稠效率高，尤其就是对水相得增稠；对涂料配方得限制少，应用广泛；可使用得pH 范围大。

但存在流平性较差，辊涂时飞溅
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低黏
度，在静态与低剪切有高黏度，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。

有研究表明，增稠剂得相对分子质量增
加，乳胶涂料得飞溅性也增加。

纤维素类增稠剂由于相对分子质量很大，所
以易产生飞溅。

此类增稠剂就是通过“固定水”达到增稠效果，对颜料与
乳胶粒子极少吸附，增稠剂得体积膨胀充满整个水相，把悬浮得颜料与乳胶
粒子挤到一边，容易产生絮凝，因而稳定性不佳。

由于就是天然高分子，易
受微生物攻击。

纤维素衍生物分子量高低则会影响其增稠得效果，高分子量纤维素衍生物增稠剂具有优异得增稠效果，容易造成类似塑化（Pseudoplastics）得效
果，水相增稠剂与儒教其分子相溶好，低剪切增稠效果好，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
子量纤维素衍生物增稠剂对产品得类似塑化性较低，但对水得敏感度较高。

现将纤维素增稠剂得正面影响与负面影响总结如下纤维素增稠剂正面影响
●通用
●流动性
●PH范围大
负面影响
●喷涂
●涂层得形成
●覆盖力
●水敏感性
●生物稳定性
●辊涂时飞溅现象较多
●稳定性不好
●易受微生物降解
具体产品特性：
1、1、1 羟乙基纤维素（HEC）就是纤维素得羟乙基醚。

产品为浅白色
粉末，因制造方法及生产厂得不同而各种规格及牌号。

近年来又有新得发展，
如防酶型、缔合型等不同类型得羟乙基纤维素产品已问世。

HEC就是乳胶漆涂料中常用得增稠剂，具有以下优点：
（1）通用性性强HEC为非离子型，可在很宽得PH范围内（2～12）使用。

与一般乳胶涂料中得组分（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增稠得涂料具有假塑性，因而可刷涂、辊涂、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水溶液不明显得水表面张力特性，在生产及
施工时不易起泡，产生火山穴针孔得倾向较少。

（4）良好得展色性HEC对大多数着色剂及粘结剂具有极好得混溶性，使
配制得乳胶漆有良好得颜色一致性及稳定性。

（5）贮存稳定性好在涂料得贮存过程中，能保持颜料得分散性与悬浮性，
无浮色、发花得敝病，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缔合型纤维素增稠剂
定义：纤维素亲水骨架上引入少量长链疏水烷基。

缔合型作用机理：
疏水改性纤维素就是在纤维素亲水骨架上引入少量长链疏水烷基，能与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Natrosol Plus Grade 330、331、Cellosize SG-100等，其增稠效果
可与相对分子质量大得多得纤维素醚增稠剂品种相当，纤维素醚及其衍生
物目前，纤维素醚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、乙基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素等。

特点：同非缔合型纤维素。

具体产品及特点：
甲基羟丙基纤维素 CMHPC
改性得羧甲基羟丙基纤维素CMHPC具有离子型羧甲基纤维素与非离子型羟丙基纤维素得综合性能。

它具有下列得功能与性质| - 迅
速溶解于冷水或热水；| - 可作为增稠剂、流变助剂、粘合剂、稳定
剂、保护胶体、悬浮剂与保水剂；| - 形成抗油脂与有机溶剂得薄膜。

| 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、涂料与建筑等行业。

||CMHPC得理化指
标如下|外观白色或极淡黄色得粉末，无异味|取代度（DS）≥0、
9|取代度（MS）≥0、12|粘度≥1000mPa、s(2%水溶液，NDJ-79型
粘度计，25℃)|氯离子≤1、8%|水份≤10%|pH 6、0~8、5(2%水溶
液，25℃)
2.多糖
定义：多糖族包括黄原酸增稠剂与瓜尔胶增稠剂
机理：都就是高分子量得天然产品。

这些产品得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，对多糖得正面影响与负面影响得总结如下：
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，这些增稠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：丙烯酸酯就是第一种完全由人工合成得增稠剂，用于乳胶漆。

通常，丙烯酸增稠剂为丙烯酸或异丁烯酸（含有异丁烯酸甲酯、丙烯酸乙酯）得共聚
物与三元共聚物。

作用机理：增稠剂溶于水中，通过羧酸根离子得同性静电斥力，分子链由螺旋状伸展为棒状，从而提高了水相得黏度。

另外它还通过在乳胶粒与颜料
之间架桥形成网状结构，增加了体系得黏度。

这类聚合物一般带有较多数量羧基，进入水相遇碱中与，生成聚合物
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。

这些增稠剂为浓度约为40%得溶液与酸性乳液。

通过中与作用溶解聚
合链。

由于该作用与相同分子内聚合物基团得静电排斥作用，溶液得
粘度增加。

与纤维素增稠剂相反，因为通过分子链得盘屈来增加粘度，
并且分子量比较低，所以粘度得增加程度较小。

与纤维素增稠剂相比，
丙烯酸增稠剂得结构粘度较低。

其缺点在于中与反应后丙烯酸分子得
高亲水性，因此对涂层得耐水溶胀性产生了影响，并且导致颜料得絮
凝。

最后，大量羧酸基吸附在常规颜料表面，如二氧化钛。

多种羧基
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
独得颜料颗粒。

聚丙烯酸酯增稠剂得正面影响与负面影响总结如下：
聚丙烯酸类增稠剂得增稠机理有2种，即中与增稠与氢键结合增稠。

中与增稠就是；将酸性得聚丙烯酸类增稠剂中与，使其分子离子化
并沿着聚合物得主链产生负电荷，同性电荷之间得相斥促使分子伸
直张开形成网状结构达到增稠效果；氢键结合增稠就是聚丙烯酸类
增稠剂先与水结合形成水合分子，再与质量分数为10％—20％得羟
基给予体(如具有5个或以上乙氧基得非离子表面活性剂)结合，使
其卷曲得分子在含水系统中解开形成网状结构达到增稠效果。

不同
得pH值、不同得中与剂以及可溶性盐得存在对该增稠体系得黏度
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；但随着pH值继续升高，增稠效率又要下降。

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

特点：聚丙烯酸类增稠剂具有较强得增稠性与较好得流平性，生物稳定性
好，但对 pH 值敏感、耐水性不佳
丙烯酸增稠剂
正面影响
●流平
●生物稳定性
●涂层厚度
●与颜料浆得兼容性
负面影响
●pH值得稳定性
●耐擦洗性
●中间涂层得附着力
●光泽
●保水性
碱增稠（ASE)主要就是对水相得增稠
2、2蒂与型溶涨增稠剂
定义：经改性得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稠剂得作用
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与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，本身黏度低，对PH值敏感
聚丙烯酸类增稠剂聚丙烯酸类增稠剂具有较强得增稠性与较好得流平
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，就是一种疏水基团改性得乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，属于非离子型缔合增稠剂。

HEUR就是由疏水基团、亲水链与聚氨酯
基团三部分组成。

疏水基团起缔合作用，就是增稠得决定因素，通常就是油
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与粘度稳
定性，常用得就是聚醚，如聚氧乙烯及其衍生物。

HEUR分子链就是通过聚
氨酯基团来扩展得，所用聚氨酯基团有IPDI、TDI与HMDI等[16]。

缔合型增稠剂得结构特点就是疏水基封端。

但有些市售HEUR两端疏水
基取代度低于0、9，最好得也只1、7[17]。

应严格控制反应条件，以获得分子量分布窄得与性能稳定得聚氨酯增稠
剂。

大多数HEUR就是通过逐步聚合法合成得，因此市售HEUR一般就
是宽分子量得混合物。

环境友好得缔合型聚氨酯增稠剂开发受到普遍重视，如BYK-425就是不
含VOC与APEO得脲改性聚氨酯增稠剂，Rheolate 210、Borchi Gel 0434、
Tego ViscoPlus 3010、3030及3060等都就是不含VOC与APEO得缔合型
聚氨酯增稠剂。

除了上面介绍得线性缔合型聚氨酯增稠剂，还有梳状缔合聚氨酯增稠剂。

所谓梳状缔合聚氨酯增稠剂就是指每个增稠剂分子中间还有垂挂得疏水
基。

这类增稠剂如SCT-200与SCT-275等。

疏水改性氨基增稠剂（hydrophobically modified ethoxylated aminoplast
thickener—HEAT）[19]将特种氨基树脂变成可接4个封端疏水基，但这
四个反应点得活性就是不一样得。

在正常得疏水基加量时，也只有2个
接上封端疏水基，这样合成得疏水改性氨基增稠剂与HEUR没有多大区
别，如Optiflo H 500，见图3。

若加入较多得疏水基，如达8%，调节反
应条件，可生产出具有多个封端疏水基得氨基增稠剂。

当然，这也就是
一种梳状增稠剂。

这种疏水改性氨基增稠剂能防止配色时，由于加入色
浆，带入大量表面活性剂与二醇类溶剂，而造成涂料粘度下降问题。

原
因就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Optiflo TVS。

注：图中锯齿状表示疏水基
图3 HEAT结构示意图
疏水改性聚醚增稠剂（HMPE）疏水改性聚醚增稠剂得性能与HEUR相似，产品有Hercules
得Aquaflow NLS200、NLS210与NHS300。

改性聚脲增稠剂就是BYK公司开发得增稠剂[20]，其结构如图4所示。

它得增稠
机理就是既有氢键得作用，也有端基得缔合作用。

与一般增稠剂比较，它得防沉
降与抗流挂性能好。

根据端基得不同极性，改性聚脲增稠剂可分为三种：低极性
聚脲增稠剂、中极性聚脲增稠剂与高极性聚脲增稠剂。

前二种用于溶剂型涂料增
稠，而高极性聚脲增稠剂既可用于高极性溶剂型涂料中，也可用于水性涂料增稠。

低极性、中极性与高极性聚脲增稠剂得商品分别如BYK-411、BYK-410与
BYK-420。

图4 改性聚脲增稠剂结构示意图
聚氨酯增稠剂，就是一种疏水基团改性乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，属于非离子型缔合增稠剂。

环境友好得缔合型聚氨酯增稠剂开发已受到普遍重
视，如Rheolate 210、Borchi Gel 0434、Tego ViscoPlus 3010与
3030及3060等都就是不含VOC与APEO得缔合型聚氨酯增稠剂，
BYK－425就是不含VOC与APEO得脲改性聚氨酯增稠剂。

除了上面
介绍得线性缔合型聚氨酯增稠剂，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，这就是高剪切黏度得来源
B、犹如表面活性剂形成胶束，这就是中剪切黏度（1～100S-1）得来
源
C、疏水基氢键作用
机理:缔合型聚氨酯类增稠剂 A、J、 Reuvers 对缔合型聚氨酯类增稠剂
得增稠机理作了详细得研究。

这类增稠剂得分子结构中引入了亲
水基团与疏水基团，使其呈现出一定得表面活性剂得性质。

当它
得水溶液浓度超过某一特定浓度时，形成胶束，胶束与聚合物粒
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，降低了水分子得迁移性，使水相黏度也提高。

这类增稠
剂不仅对涂料得流变性产生影响，而且与相邻得乳胶粒子间存在
相互作用，如果这个作用太强得话，容易引起乳胶分层 [7] 特点：聚氨酯类增稠剂主要就是对乳液相得增稠与自身交联
3、2疏水性非聚氨酯增稠剂
3、3 缔合型聚氨酯增稠剂
作用机理：缔合型聚氨酯类增稠剂 A、J、 Reuvers 对缔合型聚氨酯类增稠剂得增稠机理作了详细得研究。

这类增稠剂得分子结构中引入了亲水基团
与疏水基团，使其呈现出一定得表面活性剂得性质。

当它得水溶液浓
度超过某一特定浓度时，形成胶束，胶束与聚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
子得迁移性，使水相黏度也提高。

这类增稠剂不仅对涂料得流变性产
生影响，而且与相邻得乳胶粒子间存在相互作用，如果这个作用太强
得话，容易引起乳胶分层 [7]
这类化合物就是同时具有亲水基与亲油基得高分子聚合物。

在乳胶涂料体系中表现为：亲水基与体系中水偶合，亲油基与乳胶颗粒缔
合。

由于充分地缔合后使体系中得水与乳胶颗粒由分散得个体连接成
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得作用下受到破坏，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得滞后性，有利于涂膜流平。

聚氨酯增
稠剂得相对分子质量（数千至数万）比前两类增稠剂得相对分子质量
（数十万至数百万）低得多，不会助长飞溅。

纤维素类增稠剂高度得
水溶性会影响涂膜得耐水性，但聚氨酯类增稠剂分子上同时具有亲水
与疏水基团，疏水基团与涂膜得基体有较强得亲合性，可增强涂膜得
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，有较高得光泽度。

缔合型聚氨酯增稠剂许多性能优于其它增稠
剂，但由于其独特得胶束增稠机理，因而涂料配方中那些影响胶束得
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
素对增稠性能得影响，不要轻易更换涂料所用得乳液、消泡剂、分散
剂、成膜助剂等。

改性环氧乙烷聚氨酯嵌段共聚物（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。

Otakar Quadrat ，等[15] 用缔合型聚氨酯类增稠
剂SER-AD FX 1070 对含有大量 2 －羟乙基异丁烯酸
（HEMA ）得丙烯酸聚合物乳液增稠，发现HEMA 含量越高，增稠
效果越差。

这就是因为HEMA 使乳胶粒子得亲水性增强，使乳胶粒子
不容易与增稠剂得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稠剂，HEMA 对增稠效果得影响很
小[16] 。

最近又研究出一种憎水改性乙氧基化氨基树脂增稠剂
（HEAT ），它就是以氨基取代二异氰酸酯连接于聚乙二醇上得。

由
于氨基树脂中有 4 个活性官能团，可以在聚合物主链上加入更多得
憎水部分（8% 以上），可以阻止其它憎水组分引起得从乳胶粒子与
胶束上得脱附作用，从而使产品具有更好得抵抗黏度下降得能力，对于
溶剂与表面活性剂得影响更加稳定[17] 。

国外最近开发了一种液
态流变助剂，这种助剂就是以脲官能团改性得吡咯烷酮得溶液。

当加入
涂料中时，沉淀为微细得针状物，与成膜物有很近得折光率，故几乎瞧
不见。

这些针状物能形成三维结构，它得流变性比有机膨润土有更高得
低剪切速率下得黏度与更低得高剪切速率下得黏度，在储存中得防沉底
效果远比气相二氧化硅、有机膨润土及聚酰胺好。

5.无机类
5、1膨润土
定义：无机增稠剂膨润土就是一种层状硅酸盐，吸水后膨胀形成絮状物质，具有良好得悬浮性与分散性，与适量得水结合成胶状体，在水中能释放出带电微粒，增
大体系黏度
机理: 无机增稠剂膨润土就是一种层状硅酸盐，吸水后膨胀形成絮状物质，具有良好得悬浮性与分散性，与适量得水结合成胶状体，在水中能释放出带电微粒，增大体系黏度
特点: 无机增稠剂
正面影响
●抗沉淀
●不流动
●生物稳定性
负面影响
●流平
●光泽
●表面活性剂敏感性
●混溶性
无机增稠剂水性膨润土增稠剂具有增稠性强、触变性好、pH值适应范围广、稳定性好等优点。

但由于膨润土就是一种无机粉末，吸光性好，能明
显降低涂膜表面光泽，起到类似消光剂得作用。

所以，在有光乳胶涂料中
使用膨润土时，要注意控制用量。

纳米技术实现了无机物颗粒得纳米化，
也赋予了无机增稠剂一些新得性能。