碱溶性增稠剂研究进展

（ Ｒ ）与水力学半径 （ 比值 Ｒ 的负偏差得 出碱溶性增 Ｒ） ／Ｒ 稠 剂 微 凝 胶 的溶 胀 是 不 均 匀 溶 胀 ，是 从 微 凝 胶 低 密 度 部 分 开 始
溶 胀。
非缔合 型碱 溶性增稠 剂是传统 的碱溶性增稠剂 ，其分子链 由羧 基 亲水单体 和疏水单体 聚合而成 。缔合 型碱溶性增 稠剂是指 分
２ １
显 的 絮 凝 损 失 。Ｗｕ等 研 究 甲 基 丙 烯 酸 含 量 对 增 稠 剂 的 增 稠流变 粘度 的 影 响。随 着 亲水 单 体 甲基丙 烯 酸 含量 的增 加 ，
增稠 体系粘 度上 升 ，当超过 一 定值 后 ，增 稠 效果 变 差 。甲基 丙烯 酸含量增 加 ，增 稠 剂分 子 的伸展 程度 增 加 ，疏 水 基 团更 易 于形成缔合 网络 ，增稠效 果好 ；当 ＭＡ Ａ过量 时 ，体 系中 的 增稠 剂分子静 电斥 力 和刚性 都 过大 ，则不 利 于缔 合 网络 的形
（ 州 市建研 环境 监 测有 限公 司 ，广 东 广 州 ５０２ ） 广 １５０
摘 要 ：描述了碱溶性增稠剂的定义和分类和流变行为的研究。分别介绍了共聚单体、聚合物分子量、表面活性剂及交联
单体对碱溶性增稠剂增稠剂性 能影 响的研究 。同时介绍了碱溶性增稠剂疏水缔合 方面研究 。
关键 词 ：碱溶性增稠剂 ； 流变行为；疏水缔合方面
近年来 国内科 研Ｔ 作 者对 碱溶 性增 稠剂 疏水 缔 合改 性 方 面研究较 多 －］ ６，但是 对其 流变 行为 和 聚合 工 艺方 面基 础 研
究 较 少 。 因此 ，本 文 重 点 阐 述 国 内 外 对 碱 溶 性 增 稠 剂 流 变 行 为和聚合 工艺方 面研 究 ，最 后简 述 国 内外 疏水 改性 缔 合方 面
进 行水 合化 ，其分子链在羧基 的阴离子 电荷 中心静 电斥力作 用 下 扩张。分子链扩张导致 聚合物 的流体力学 尺寸增 加 ，这反 过 来 又增加分子 的纠缠 和流动 阻力 。这个过程被称 为流 体力学增
稠。
最 早 对 碱 溶 性 增 稠 剂 溶 胀 研 究 集 中 在 显 示 实 质 溶 解 度 非 交
碱 溶 性 增 稠 剂 应 用 历 史 悠 久 ，最 早 可 见 于 Ｈ ｂ ｕｈ 在 ｕ ｂｃ … １３ ９ ８年 申请 应 用 在 涂 料 组 分 ，纺 织 ，皮 革 作 用 剂 的发 明 专 利 。 由 于碱 溶 性 增 稠 剂 良好 的增 稠 能 力 、流 变 调 节 效 果 和 简 易 应 用
碱溶性增 稠 剂 或 者 叫碱 溶 胀 性 增 稠 剂 （ Ｓｓ ｌ ｌ— Ａ Ｔ ，ａ ａｉ ｋ ｓｅｌ ｌ ａｄａ ａｉ ｓｌｂｅｔｉ ｅｅｓ 是 指 通 过 乙 烯 不 饱 和 单 ｗ ｌ ｂｅ ｎ ｌ ｌ— ｏｕｌ ｈｃ ｎｒ） ａ ｋ ｋ
体 自由基聚合得到的具有羧基官能团 的聚合物 。这 类型 聚合 物 实质上在低 ｐ Ｈ值时不溶 于水 ，但 在高离 子化条件 下 ，在水 中 溶 解 或 者 溶 胀 时 会 显 示 出 增粘 增 稠 性 能 。
疏 水 基 团的 影 响 包 括 疏 水 基 的 种 类 、含 量 ，疏 水 基 团 长 短 及序列影响 。氟碳链的疏水性强于碳氢链 ，在水溶液 中更易 于
ｐ ｌ ｍｅ ｌ ｃ ｌ ｒｗｅ ｇ ｔ ｓ ｒａ ｔｎ ｎ ｒ ｓｌｎ ｉ ｇ ｍｏ ｏ ｒ ｗｈ ｃ ｆｅ ｔ ｄ ａｋ ｌ ｓ ｌ ｂ ｅ ｔ ｉｋｅ ｅ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｒ ｏｙ ｒｍｏｅ ｕ ａ ｉｈ ， ｕ ｆｃ ａ ｔａ ｄ ｃ ｏ ｓｉ ｋ ｎ ｎ ｍｅ ｉｈ ａｆ ｃｅ ｌ ａ ｉ ｏ ｕ ｌ ｈ ｃ ｎ ｒｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｗｅ ｅ ｆ ｄ ｓ ｒｂ ｄ Ａｔｔ ｅ ｓ ｍｅ ｔｍｅ， ｔ ｅ ｓｕ ｙ ｏ ｙ ｒ ｐ ｏ ｉａ ｌ ｓ ｏ ｉｔｎ ｋ ｌ ｓ ｌ ｂ ｅ ｔ ｉ ｋ ｎ ｒｗｅ ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｄ． ｅ ｃ ｉ ｅ ． ｈ ａ ｉ ｈ ｔ ｄ ｆｈ ｄ ｏ ｈ ｂ ｃ ｌ ａ ｓ ｃａｉ ｇ ａ ａｉ ｏ ｕ ｌ ｈ ｃ ｅ ｅ ｒ ｅ ｃ ｉ ｅ ｙ ｌ Ｋｅ ｒ ｓ：ａ ｋ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ｌ ａｉ—ｓ ｌａ ｌ ｎ ｌ ａ ｉ ｏｕ ｌ ｈ ｃ ｅ ｅｓ；ｒ ｅ ｌｇ ｗｅｌｂ ｅ ａ ｄ ａｋ ｌ —ｓ ｌ ｂ ｅ ｔ ｉ ｋ ｎ ｒ ｈ ｏ ｏ ｙ；ｈ ｄ ｏ ｈ ｂ ｃ ｌ ｓ ｏ ｉｔｎ ｙ ｒ ｐ ｏ ｉａ ｌ ａ ｓ ｃ ａｉ ｇ ｙ
解质性能。
而 Ｅａｉ ｖｎ 等 利用 Ｎ一烷基丙烯酰胺 、丙烯酰 胺和丙烯 酸的共 聚 物 与 表 面 活 性 剂 协 同 作 用 来 增 稠 ，体 系 分 子 量 在 ８ ０—２０万 ５ 较合适。
２ ３ 表 面 活性剂 ．
碱 溶 性 增 稠 剂 聚 合 物 与 表 面 活 性 剂 在 溶 液 中 发 生 强 烈 相
，
Ｅ ｏｒ ｕ ｚ１ 过静 态 和 动 态 光 散 射 法 研 究 了碱 溶 性 增 稠 剂 ．Ｒ ｄｉ ｅｌ ｇ 通
内部 微 凝 胶 密 度 和微 凝 胶 的溶 胀 。得 出 了颗 粒 微 凝 胶 在 溶 胀 后 的水力 学体 积 （ 是 溶 胀 前 的 ２０倍。并 且 由 回转 半 径 Ｒ） ０
ＣＨＥＮ Ｚｅ— ｈ ｎ —ｃ ｅ ｇ
（ ｕ ｎｚｏ ｉｎａ ｎ ｉ ｎ ｎ ｎｔｒ ｇＣ ． Ｌｄ ，Ｇ ａ ｇｏ ｇＧ ａ ｇｈ ｕ５ ０ ２ ， ｈｎ ） Ｇ ａ ｇｈ ｕＪ ｙｎＥ ｖ ｏｍｅｔ ａ ｒ Ｍｏｉ ｉ ｏ ， ｔ． ｏｎ ｕ ｎｄ ｎ ｕ ｎ ｚｏ １ ５ ０ Ｃ ｉａ
图 １ 交 联 微凝 胶 颗粒 溶 胀 行 为 示 意 图
３ 碱 溶 性 增 稠 剂 疏 水 缔 合 方 面 研 究
在水溶性聚合 物大 分 子 的主链 或侧 基 上引 入 少量 疏 水基 团 ，即得到水溶性疏水缔合聚合物 。疏水基 团之 间由于憎水 作用而发生聚集 ，使大分子链 产生分子 内和分子 问缔合 ，增 大 疏 水 力 学 体 积 ，使得 碱溶 性增 稠剂 具 有 优 良 的增 粘 性 能 和 抗 电
子 链 上 含有 乙 氧 基 大分 子 疏 水 末 端 ，在 溶 胀 时 起 到 疏 水 缔 合 作 用 的碱 溶性 增 稠 剂 。
２ 碱 溶 性 增 稠 剂 聚 合 工 艺 研 究
２ １ 共聚 单体 ．
作 为碱溶性增 稠 剂 的主要 组 成部 分 ，共 聚单体 的种 类 及 用 量 能 明显 的 影 响 碱 溶 性 增 稠 剂 的 分 子 链 中 疏 水 链 段 链 长 和
研 究
１ 碱 溶性 增 稠剂 流 变 行 为 的研 究
现 代 实 验 表 征 手 段 和 理论 研 究 指 出 碱 溶 性 增 稠 剂 的 流 变 增
剂乳液 的合 成 和应 用 的共 聚 单 体显 示 了 良好 的结 果 。但 是 ，
在 合 成 过 程 中 如 果 要 提 高 透 明 增 稠 性 能 ，是 不 可 能 不 引 起 明
会 有 分 子 问 缔 合 的 发 生 。 聚 合 物 分 子 量 过 高 将 不 利 于 溶 液 的 剪 切稳定性 ，而合适的分子量取决于具体的聚合物体系 ，如 Ｓａｏ ｉ ｎ 等 合成 的三元疏水缔合 共聚 物的分子 量则 以 ８０万 较合适 。 ０
已
ＤＡＰ Ｄ ｎ ｉ ／ ％ ｅ ｓｔ ｗｔ ｙ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｎ， ｃ ａ ｓ ｃ ｔ ｎ ａ ｄ ｒ ｅ ｌ ｇ ｆａ ｋ ｌ ｓ ｌ ｂ ｅ ｔ ｉｋ ｎ ｒ ｅ ｅ ｄ ｓ ｒ ｅ ． Ｔ ｅ ｃ ｍｏ ｏ ｒ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｄ ｆ ｉ ｏ ｉ ｉ ｌｓ ｉ ａｉ ｎ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｌ ａｉ ｏｕ ｌ ｈ ｃ ｅ ｅ ｓ ｗ ｒ ｅ ｃ ｂ ｄ ｉ ｆ ｏ ｉ ｈ ｏ ｎ ｍｅ ，
中图分类 号 ：Ｔ ３ Ｑ１
文献 标识码 ：Ａ
文章 编 号 ：１０ — ６７ ２１ ）７ ０２ ０ ０ １ ９７ （０２ １ — ００— ３
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｓ ｆＡｌ ａ ｉ— ｓ ｌ ｂ ｅ ａ ｋ ｌ — ｏ ｕｂ ｅ Ｔｈｉ ｋ ｎ ｒ ｓ ａ ｃ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｋ ｌ — ｗｅ ｌ ｌ ｎｄ Ａｌ ａ ｉ— ｓ ｌ ｌ ａ ｃｅｅｓ
联粒子 ，但这只 反映 出分 散体 系结构 和影 响 流变 的因 素 。 对 溶 胀 行 为 和 非 水 溶 交 联 粒 子 流 变 行 为 机 理 的 主 要 贡 献 者 是
ｗｏ ＿ １
操作 （ 特别是乳液 ） ，带来 了巨大 的工业价 值 ，因此许 多碱 溶 性增 稠剂发 明专 利被 申请 和授 权。碱溶 性增 稠 剂应 用领 域 包 括 ：乳胶漆 、地毯背衬 、粘合剂 ，纸 张涂料 ，农药 产 品，个 人 护 理用 ，家用和工业 清洁剂 ，油 田钻井操作等。 碱 溶性 增稠剂按 结构分类可 以分 为非缔合型碱 溶性增稠 剂
亲 水 链 段 链 长 ， 以致 影 响 碱 溶 性 增 稠 剂 的 流 变 性 能 和 增 稠 性 能 。Ｒ ｕ Ｐ Ｍ ｒ ｓ ａｌ ． ｏａ 等 研 究 了 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 （ Ａ） 丙 ｅ ＭＭ ， 烯 酸 正 丁酯 （ Ａ） 和 ２一乙基 己 基 丙 烯 酸 酯 （ ＨＡ） 作 为 在 Ｂ Ｅ 生 产 甲基 丙 烯 酸 一丙 烯 酸 乙 酯 （ Ａ—Ｅ ＭＡ Ａ） 共 聚 物 碱 溶 性 增 稠 剂 乳 液 的 替 代 单 体 。 结 果 表 明 ，Ｅ Ａ 作 为 替 代 碱 溶 性 增 稠 Ｈ
成 ，增 稠 效 果 降 低 。
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２ ２ 聚合 物分 子量 的影 响 ．
在一定 聚合 物浓度下 ，聚合物分 子量 的增 加会使溶 液增 稠 粘度上 升 。当聚合物浓度低于临界缔 合浓度 ｃ 时分 子量 是 控 制粘度 的关键 因素 ，而高 于 ｃ 时分子 内的 网络交 联和分 子 间疏水 缔合成为控制粘度的关 键 因素 。分子量 与分 子内 的网络 交联 和疏水单体的含量存 在着矛盾关 系 ，即分 子量 大则分子 内 的 网 络 交联 度 和 疏 水 基 团 引 入 量 必 然 要 减 少 ，而 分 子 量 小 的 则 可以引入更多 的交联单 体和 疏水 基 团 。Ｈ ｓｉ ｕ ａＡ等 ＿ ａｈｏ ｍ ｚ ｂ 研究发现 ，要形成分子间缔合 ，必须 当分子 量大 于某一 临界值 后才可能发生 ，低于该值时 ，不论聚合 物的浓度 是多少 ，都 不
Leabharlann Baidu
稠 机理为 ：随着 ｐ Ｈ值 增长 和羧基基 团的 中和 ，聚合物分 子
作 者 简 介 ：陈泽 成 （９ ４一） １８ ，男 ，助理 工程 师 ，现 从 事 化 工 工作 。Ｅ—ｍａ ：ｃｚｃ＠ ｆｘ ａｌｃｎ ｉ ｏｏｏ ｏｍ ｉ ｏ ｌ ．
第４ ０卷 第 １ ７期
陈 泽 成 ：碱 溶 性 增 稠 剂 研 究 进 展
第４ Ｏ卷 第 １ ７期
２１ ０ ２年 ９月
广
州
化
工
Ｖｏ． ０ Ｎｏ １ １４ ． ７
Ｓｅ ｔｍｂｅ ． ０１ ｐｅ ｒ２ ２
Ｇ ａ ｇ ｈ ｕ Ｃ ｅ ｃ ｌ ｎ ｕ ｔｙ ｕ ｎ ｚ ｏ ｈ ｍｉ ａ Ｉ ｄ ｓ ｒ
碱 溶 性 增 稠 剂 研 究 进 展
陈泽 成
（ Ｓ ｒ Ｓ Ｅ） 和 缔 合 型 碱 溶 性 增 稠 剂 （ Ａ Ｅ ｏ Ａ Ｎ 。 Ａ Ｅｏ Ｎ Ａ Ｈ Ｓ ｒＨ Ｓ Ｅ）
他 描 述 了体 系 粘 度 随 着 交 联 密 度 增 加 而 减 少 ，同 时 观察 到体 系粘度 的改 变都 与 微凝 胶 的有 效体 积分 数 相关 。Ｂ ．