纤维素类增稠剂
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高 G 涂料 (H4BR)
低 G 涂料(Plus 330)
Natrosol PLUS 330
Natrosol Plus的抗飞溅性
用Natrosol® 250H4BR 增稠的
内墙平光涂料
用 Natrosol® Plus 330 增稠的
内墙平光涂料
Natrosol PLUS 330
Natrosol® Plus 330 和 Natrosol 250 HBR
与周围水分子通过氢键缔合，提 高了聚合物本身的流体体积，减 少了颗粒自由活动的空间，从而 提高了体系粘度。
H O
H
H O
H
H O
H
H O
H
H O
H
H O
H
纤维素增稠剂的增稠原理
通过分子链的缠绕实现粘度的提 高，分子相互交织形成的立体网状 结构，介质于溶质被包围在网眼中 间，不能自由流动，实现增稠效果。 变现为在静态和低剪切有高粘度， 在高剪切下位低粘度。
这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，所以体系粘度下降。
纤维素增稠剂导致的絮凝作用
乳胶溶液中加入纤维素后，由于纤维素自身 靠溶胀增稠，它将挤压乳胶粒子不断相互接 近，当纤维素用量达到一定浓度，将引起乳 液的絮凝。同样的原理是用于乳胶漆中。
可以想象，涂料在成膜后，由于其不均匀性，将有孔道形成，防水性能将受到影响。
显微片
Glyoxal Surface Treatment (乙二醛表面處理)
H+ OH-
HEC 主鏈
HEC 主鏈 Natrosol 250R
水延迟性的处理
易分散Natrosol® HEC在水中的分散过程
充分分散的HEC 在pH值为碱性的条件下迅速溶解
纤维素增稠剂
50年来，纤维素增稠剂是一种最重要的水性涂料流 变助剂。尽管纤维素不溶于水，但通过化学反应，它可以 溶于水。最有名的纤维素增稠剂包括：
羟乙基纤维素：
HEC
羟丙基甲基纤维素： HPMC
羧甲基纤维素：
CMC
乙基羟乙基纤维素： EHEC
纤维素
H
OH
O
OH H
HH O
CH2OH
O
CH2OH O
CH2OCH2CH2OH
OH
O
O
HO
O
O OH + NaOH + RX
n
OH
CH2OCH2CH2OH
CH2OCH2CH2OH
O
O
HO OH
OH
O
O
OH + Na+ + n
X-
+
H2O
CH2OCH2CH2OR'
Natrosol PLUS 330
优点 提高涂刷粘度(ICI) 极好的抗飞溅性 提高流平 提高罐內流動性
水合时间,min
1,000 500
200 100
50
20
5° C
15° C
25° C
35° C
10
5
:
2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
pH
羟乙基纤维素的加入方法
涂料生产过程中HEC的加入点
1. 在打浆阶段加入
直接在颜填料前加入
2. 在调漆阶段加入
a. 以预分散浆形式加入,可用于分散的载体有: 水 二醇类溶剂 成膜助剂
2. 在纤维素水合作用开始后，将 颜料浆及乳液泵送至调漆缸中, 搅拌均匀.
乳液
调漆缸
包装
羟乙基纤维素的加入方法
后添加调整涂料粘度
1. 将HEC在专门的预分散缸中进行预分散. 2. 在纤维素水合作用开始前将HEC预分散浆投
入或泵送到调漆缸中,搅拌均匀.
调漆缸 包装
羟乙基纤维素的加入方法
喷射装置 水
羟乙基纤维素的溶解
HEC溶解的影响因素
1.温度 2. pH 3.搅拌速度 4.添加方式
羟乙基纤维素的溶解
HEC最佳溶解方法
1. 在搅拌的情况下将HEC加入到pH 7.5的 水中 2. 搅拌均匀,完全分散 3. 将溶液pH提高至8.5,充分搅拌,溶解均匀
羟乙基纤维素的溶解
pH值和温度对Natrosol® R HEC水合时间的影响
聚合物主链 疏水集团
Natrosol PLUS 330
Natrosol 250 HBR 增稠机理(兩種方式)
氢键的连接网络 链的交缠
疏水基团的相互作用
Natrosol Plus 330 增稠机理 (三種方式)
Natrosol PLUS 330
Natrosol PLUS 330
内用无光墙漆
Natrosol Plus 330 和 Natrosol 250 HBR
纤维素类增稠剂.pptx
纤维素增稠剂的化学结构
CH2OH
OR"
CH2OH
O
O
O
O
O OH
OH
O
OH
O
OH
CH2OR'
OH 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 d) CH2CH2OH e) CH2CH2CH(OH)CH3 f) CH2CH(OH)CH3
H
OH H H
H
OH
H
OH
O
OH H
HH
O
CH2OH
O
O
OH
CH2
CH2 O
CH2
CH2 O
CH2
O
H
O
OH H H
H
O
CH2
CH2
OH
Natrosol® HEC性能
通用性 – 可应用于从无光到高光的各种涂料配方中 优异的色浆、颜料相容性 非离子聚合物- pH稳定性 延迟水合作用，不产生结块
Natrosol PLUS 330與表面活性剂的相互作用
涂料中网络结构的增强和破坏
增强剂
低-HLB潤濕剂 親油分散剂
破坏剂
高-HLB潤濕剂 親水分散剂
相对效率, %
Natrosol PLUS 330
140 120 100
80 60 40 20
0 HH H4 H MH M G 330 Natrosol and Natrosol B Natrosol Plus
H
OH H H
H
OH
H OH
O
OH H
HH O
CH2OH
O
CH2OH
O
H
O
OH H H
H
OH
环氧乙烷 H2C CH2 OO
羟乙基纤维素 (HEC)
氯化乙烷 O
乙基羟乙基纤维素 (EHEC)
OH CH2 CH2
O
CH2
CH2
H
O
O
OH H
HH
O
CH2
O
CH2 CH2
O
CH2 CH2
OH
羟乙基
CH2OH O
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)
喷射添加
1. HEC 加入喷射装置的漏斗中
2. 通过水流产生的负压将HEC带入水流中, 并在水中分散均匀.
3. HEC的分散体喷射到调漆缸中,搅拌均匀.
疏水改性的 HEC
Natrosol PLUS 330
Natrosol PLUS 330
两种方法： 疏水改性试剂与侧基反应（下图示意） 疏水基团单体共聚
105
粘度, cps
104
103 1
0.48% 250 HBR
0.63% Plus 330
101
102
103
104
剪切速率, sec-1
Natrosol PLUS 330
【抗飞溅性】的增稠劑
滚筒的起点
飞溅
高弹性系 数产生的 液体小纤 维, G´
小纤维破裂 产生飞溅
Natrosol PLUS 330
酶菌
Natrosol® B HEC
生物降解
纤维素分子链断裂
Natrosol® B HEC
抗酶菌作用
阻止酶菌作用于纤维素上
酶菌
Natrosol® B HEC
抗酶菌作用
抗酶菌作用的大小取决于纤维素取代度的大小以及取代 基团分布的均匀性 Natrosol® B HEC分子具有高度均匀的取代，可以有效阻 止酶菌对纤维素分子链的破坏 Natrosol® B HEC不含生物杀灭剂 不推荐在涂料配方中降低防腐剂的正常用量
分散或浆料缸
HEC在调漆阶段以预分散浆形式 加入
1. HEC可以在以下两种设备中进行 预分散: 颜料分散缸 专门的HEC预分散缸
2. HEC预分散浆在纤维素水合作用 开始前泵送到调漆缸中,搅拌均匀
调漆缸
包装
羟乙基纤维素的加入方法
分散缸
HEC在调漆阶段以预溶浆形式加 入
1. HEC在调漆缸中进行预分散.
赋予涂料 好的丰满度 良好的调色稳定性 良好的贮存稳定性 良好的保水性
抗酶性的处理 (B)
Natrosol® 生物稳定型羟乙基纤维素的化学结构式
OH CH2 CH2
O CH2 CH2 HO
O
OH H
HH O
CH2
O
CH2 CH2
O
CH2 CH2
O
CH2 CH2
OH
O
OH
CH2 CH2
HEC溶解 前必须分散均匀
水延迟性的处理
分散性不佳的HEC在水中的分散过程
没有完全分散的HEC在溶解过程中 外面形成一凝胶层,减慢溶解速度,造成结块.
HEC溶解 前必须分散均匀
水延迟性的处理
水合时间：HEC加入水中到溶液粘度开始上升所需的时间
延迟水合：就是延迟溶液粘度升高的时间,这样可以使颗粒在溶解之前
Ucar 379G 70-PVC 醋丙平光涂料
Natrosol 产品
增稠效率
磅/
ICI,
重量%100 加仑 Poise
抗飞溅性
HBR
0.48 5.4
0.6
2
Plus 330
0.63 7.2
0.9
9
* 对其他乳液如苯丙等在流平性上都有明显提高.
抗流挂, 耐擦洗 流平* mils
3
24 213
3
18 223
b. 以预溶浆形式加入,预溶浆包括: i. HEC ii. 防腐剂
c. 喷射加入
羟乙基纤维素的加入方法
打浆水以 及助剂
颜填料
HEC在颜料分散阶段加入
1. 在加入水、乙二醇类溶剂和 成膜助剂后，加入HEC 。
2. HEC 应在表面活性剂、分散 剂、有机胺/氨水以及颜料前 加入。
分散缸
泵往调漆缸
羟乙基纤维素的加入方法
Natrosol® B HEC
酶菌作用下涂料粘度下降情况比较
100
90
Natrosol® B
Stormer KU
80
70
60
Non-B Natrosol®
50
0
3
6
9
12 15 18 21
Time, Days
Natrosol 250 HBR 的增稠原理
纤维素增稠剂的增稠原理
纤维素类增稠剂的疏水主链
Natrosol PLUS 330
分子量
HMHEC
30萬
结构
OH OH OH
OH
OH
OH
OH OH
OH
OH
OH
HMHEC -- Hydrophobically Modified HydroxyEthylCellulose
產品名： Natrosol PLUS 330
Natrosol PLUS 330
Natrosol PLUS 330
10 抗飞溅
8 6 4 2 0
HH H4 H MH M G 330 Natrosol and Natrosol B Natrosol Plus
抗飞溅
完全分散,避免结块. Natrosol® R HEC是通过表面处理达到延迟水合作用时间
PH值 对 Natrosol® R 的水合时间和溶解时间的影响
25°C
水合时间 溶解时间 @ pH 7.0 @ pH 7.0
pH 8.0
pH 7.0
pH 6.0
0 10 20 30 40 50 60 70 时间, 分钟
O CH2
O H OH H H
HO
CH2 CH2
OH
H OH
O
OH H
HH O
CH2
O
CH2 CH2
O
CH2 CH2
OH
O
OH
CH2 CH2 O
CH2 CH2 O
CH2
O
H
O
OH H H
HO CH2 CH2
OH
生物降解与抗酶菌作用
来自百度文库
酶菌 细菌
酶菌
Natrosol® B HEC
纤维素
生物降解
酶菌作用于纤维素上
Depletion flocculation
Depletion layers
如右图所示，即使一个乳胶漆 还没达到絮凝的状态，实际的 乳胶粒子在体系中分散已不均匀
乳胶粒子
溶胀的纤维素分子
这里是两张实际的显微镜照片。左图所示是没有纤维素的条件下， 干燥的乳胶粒子均匀的分散。 右图所示，由于纤维素的加入，干燥以后的乳胶粒子不再均匀分散， 其中没有粒子的地方是由于纤维素溶胀所至。
低 G 涂料(Plus 330)
Natrosol PLUS 330
Natrosol Plus的抗飞溅性
用Natrosol® 250H4BR 增稠的
内墙平光涂料
用 Natrosol® Plus 330 增稠的
内墙平光涂料
Natrosol PLUS 330
Natrosol® Plus 330 和 Natrosol 250 HBR
与周围水分子通过氢键缔合，提 高了聚合物本身的流体体积，减 少了颗粒自由活动的空间，从而 提高了体系粘度。
H O
H
H O
H
H O
H
H O
H
H O
H
H O
H
纤维素增稠剂的增稠原理
通过分子链的缠绕实现粘度的提 高，分子相互交织形成的立体网状 结构，介质于溶质被包围在网眼中 间，不能自由流动，实现增稠效果。 变现为在静态和低剪切有高粘度， 在高剪切下位低粘度。
这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，所以体系粘度下降。
纤维素增稠剂导致的絮凝作用
乳胶溶液中加入纤维素后，由于纤维素自身 靠溶胀增稠，它将挤压乳胶粒子不断相互接 近，当纤维素用量达到一定浓度，将引起乳 液的絮凝。同样的原理是用于乳胶漆中。
可以想象，涂料在成膜后，由于其不均匀性，将有孔道形成，防水性能将受到影响。
显微片
Glyoxal Surface Treatment (乙二醛表面處理)
H+ OH-
HEC 主鏈
HEC 主鏈 Natrosol 250R
水延迟性的处理
易分散Natrosol® HEC在水中的分散过程
充分分散的HEC 在pH值为碱性的条件下迅速溶解
纤维素增稠剂
50年来，纤维素增稠剂是一种最重要的水性涂料流 变助剂。尽管纤维素不溶于水，但通过化学反应，它可以 溶于水。最有名的纤维素增稠剂包括：
羟乙基纤维素：
HEC
羟丙基甲基纤维素： HPMC
羧甲基纤维素：
CMC
乙基羟乙基纤维素： EHEC
纤维素
H
OH
O
OH H
HH O
CH2OH
O
CH2OH O
CH2OCH2CH2OH
OH
O
O
HO
O
O OH + NaOH + RX
n
OH
CH2OCH2CH2OH
CH2OCH2CH2OH
O
O
HO OH
OH
O
O
OH + Na+ + n
X-
+
H2O
CH2OCH2CH2OR'
Natrosol PLUS 330
优点 提高涂刷粘度(ICI) 极好的抗飞溅性 提高流平 提高罐內流動性
水合时间,min
1,000 500
200 100
50
20
5° C
15° C
25° C
35° C
10
5
:
2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
pH
羟乙基纤维素的加入方法
涂料生产过程中HEC的加入点
1. 在打浆阶段加入
直接在颜填料前加入
2. 在调漆阶段加入
a. 以预分散浆形式加入,可用于分散的载体有: 水 二醇类溶剂 成膜助剂
2. 在纤维素水合作用开始后，将 颜料浆及乳液泵送至调漆缸中, 搅拌均匀.
乳液
调漆缸
包装
羟乙基纤维素的加入方法
后添加调整涂料粘度
1. 将HEC在专门的预分散缸中进行预分散. 2. 在纤维素水合作用开始前将HEC预分散浆投
入或泵送到调漆缸中,搅拌均匀.
调漆缸 包装
羟乙基纤维素的加入方法
喷射装置 水
羟乙基纤维素的溶解
HEC溶解的影响因素
1.温度 2. pH 3.搅拌速度 4.添加方式
羟乙基纤维素的溶解
HEC最佳溶解方法
1. 在搅拌的情况下将HEC加入到pH 7.5的 水中 2. 搅拌均匀,完全分散 3. 将溶液pH提高至8.5,充分搅拌,溶解均匀
羟乙基纤维素的溶解
pH值和温度对Natrosol® R HEC水合时间的影响
聚合物主链 疏水集团
Natrosol PLUS 330
Natrosol 250 HBR 增稠机理(兩種方式)
氢键的连接网络 链的交缠
疏水基团的相互作用
Natrosol Plus 330 增稠机理 (三種方式)
Natrosol PLUS 330
Natrosol PLUS 330
内用无光墙漆
Natrosol Plus 330 和 Natrosol 250 HBR
纤维素类增稠剂.pptx
纤维素增稠剂的化学结构
CH2OH
OR"
CH2OH
O
O
O
O
O OH
OH
O
OH
O
OH
CH2OR'
OH 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 d) CH2CH2OH e) CH2CH2CH(OH)CH3 f) CH2CH(OH)CH3
H
OH H H
H
OH
H
OH
O
OH H
HH
O
CH2OH
O
O
OH
CH2
CH2 O
CH2
CH2 O
CH2
O
H
O
OH H H
H
O
CH2
CH2
OH
Natrosol® HEC性能
通用性 – 可应用于从无光到高光的各种涂料配方中 优异的色浆、颜料相容性 非离子聚合物- pH稳定性 延迟水合作用，不产生结块
Natrosol PLUS 330與表面活性剂的相互作用
涂料中网络结构的增强和破坏
增强剂
低-HLB潤濕剂 親油分散剂
破坏剂
高-HLB潤濕剂 親水分散剂
相对效率, %
Natrosol PLUS 330
140 120 100
80 60 40 20
0 HH H4 H MH M G 330 Natrosol and Natrosol B Natrosol Plus
H
OH H H
H
OH
H OH
O
OH H
HH O
CH2OH
O
CH2OH
O
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O
OH H H
H
OH
环氧乙烷 H2C CH2 OO
羟乙基纤维素 (HEC)
氯化乙烷 O
乙基羟乙基纤维素 (EHEC)
OH CH2 CH2
O
CH2
CH2
H
O
O
OH H
HH
O
CH2
O
CH2 CH2
O
CH2 CH2
OH
羟乙基
CH2OH O
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)
喷射添加
1. HEC 加入喷射装置的漏斗中
2. 通过水流产生的负压将HEC带入水流中, 并在水中分散均匀.
3. HEC的分散体喷射到调漆缸中,搅拌均匀.
疏水改性的 HEC
Natrosol PLUS 330
Natrosol PLUS 330
两种方法： 疏水改性试剂与侧基反应（下图示意） 疏水基团单体共聚
105
粘度, cps
104
103 1
0.48% 250 HBR
0.63% Plus 330
101
102
103
104
剪切速率, sec-1
Natrosol PLUS 330
【抗飞溅性】的增稠劑
滚筒的起点
飞溅
高弹性系 数产生的 液体小纤 维, G´
小纤维破裂 产生飞溅
Natrosol PLUS 330
酶菌
Natrosol® B HEC
生物降解
纤维素分子链断裂
Natrosol® B HEC
抗酶菌作用
阻止酶菌作用于纤维素上
酶菌
Natrosol® B HEC
抗酶菌作用
抗酶菌作用的大小取决于纤维素取代度的大小以及取代 基团分布的均匀性 Natrosol® B HEC分子具有高度均匀的取代，可以有效阻 止酶菌对纤维素分子链的破坏 Natrosol® B HEC不含生物杀灭剂 不推荐在涂料配方中降低防腐剂的正常用量
分散或浆料缸
HEC在调漆阶段以预分散浆形式 加入
1. HEC可以在以下两种设备中进行 预分散: 颜料分散缸 专门的HEC预分散缸
2. HEC预分散浆在纤维素水合作用 开始前泵送到调漆缸中,搅拌均匀
调漆缸
包装
羟乙基纤维素的加入方法
分散缸
HEC在调漆阶段以预溶浆形式加 入
1. HEC在调漆缸中进行预分散.
赋予涂料 好的丰满度 良好的调色稳定性 良好的贮存稳定性 良好的保水性
抗酶性的处理 (B)
Natrosol® 生物稳定型羟乙基纤维素的化学结构式
OH CH2 CH2
O CH2 CH2 HO
O
OH H
HH O
CH2
O
CH2 CH2
O
CH2 CH2
O
CH2 CH2
OH
O
OH
CH2 CH2
HEC溶解 前必须分散均匀
水延迟性的处理
分散性不佳的HEC在水中的分散过程
没有完全分散的HEC在溶解过程中 外面形成一凝胶层,减慢溶解速度,造成结块.
HEC溶解 前必须分散均匀
水延迟性的处理
水合时间：HEC加入水中到溶液粘度开始上升所需的时间
延迟水合：就是延迟溶液粘度升高的时间,这样可以使颗粒在溶解之前
Ucar 379G 70-PVC 醋丙平光涂料
Natrosol 产品
增稠效率
磅/
ICI,
重量%100 加仑 Poise
抗飞溅性
HBR
0.48 5.4
0.6
2
Plus 330
0.63 7.2
0.9
9
* 对其他乳液如苯丙等在流平性上都有明显提高.
抗流挂, 耐擦洗 流平* mils
3
24 213
3
18 223
b. 以预溶浆形式加入,预溶浆包括: i. HEC ii. 防腐剂
c. 喷射加入
羟乙基纤维素的加入方法
打浆水以 及助剂
颜填料
HEC在颜料分散阶段加入
1. 在加入水、乙二醇类溶剂和 成膜助剂后，加入HEC 。
2. HEC 应在表面活性剂、分散 剂、有机胺/氨水以及颜料前 加入。
分散缸
泵往调漆缸
羟乙基纤维素的加入方法
Natrosol® B HEC
酶菌作用下涂料粘度下降情况比较
100
90
Natrosol® B
Stormer KU
80
70
60
Non-B Natrosol®
50
0
3
6
9
12 15 18 21
Time, Days
Natrosol 250 HBR 的增稠原理
纤维素增稠剂的增稠原理
纤维素类增稠剂的疏水主链
Natrosol PLUS 330
分子量
HMHEC
30萬
结构
OH OH OH
OH
OH
OH
OH OH
OH
OH
OH
HMHEC -- Hydrophobically Modified HydroxyEthylCellulose
產品名： Natrosol PLUS 330
Natrosol PLUS 330
Natrosol PLUS 330
10 抗飞溅
8 6 4 2 0
HH H4 H MH M G 330 Natrosol and Natrosol B Natrosol Plus
抗飞溅
完全分散,避免结块. Natrosol® R HEC是通过表面处理达到延迟水合作用时间
PH值 对 Natrosol® R 的水合时间和溶解时间的影响
25°C
水合时间 溶解时间 @ pH 7.0 @ pH 7.0
pH 8.0
pH 7.0
pH 6.0
0 10 20 30 40 50 60 70 时间, 分钟
O CH2
O H OH H H
HO
CH2 CH2
OH
H OH
O
OH H
HH O
CH2
O
CH2 CH2
O
CH2 CH2
OH
O
OH
CH2 CH2 O
CH2 CH2 O
CH2
O
H
O
OH H H
HO CH2 CH2
OH
生物降解与抗酶菌作用
来自百度文库
酶菌 细菌
酶菌
Natrosol® B HEC
纤维素
生物降解
酶菌作用于纤维素上
Depletion flocculation
Depletion layers
如右图所示，即使一个乳胶漆 还没达到絮凝的状态，实际的 乳胶粒子在体系中分散已不均匀
乳胶粒子
溶胀的纤维素分子
这里是两张实际的显微镜照片。左图所示是没有纤维素的条件下， 干燥的乳胶粒子均匀的分散。 右图所示，由于纤维素的加入，干燥以后的乳胶粒子不再均匀分散， 其中没有粒子的地方是由于纤维素溶胀所至。