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几种常见悬浮增稠剂的增稠机理

作者:时间:2018-02-04

增稠剂品种很多,按照组成以及其作用机理的不同,高分子增稠剂主要分为纤维素增稠剂、无机增稠剂、聚氨酯类增稠剂、丙烯酸增稠剂和碱溶胀增稠剂五大类。

下面简单介绍一下5大类的增稠剂的特性区别和增稠机理:


(1)纤维素类增稠剂

纤维素类增稠剂的使用历史比较长,品种多如有甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等,广泛应用于各工业领域。

纤维素类增稠剂的增稠机理是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合,提高了聚合物本身的流体体积,减少了颗粒自由活动的空间,从而提高了体系的黏度。

纤维素类增稠剂也可以通过分子链的缠绕实现黏度的提高,表现为在静态和低剪切时有高黏度,在高剪切下为低黏度。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,所以体系黏度下降。


(2)无机增稠剂

无机增稠剂相对有机增稠剂而言,无机增稠剂就是采用无机材料,比如天然粘土、膨润土、凹凸棒等使得产品起到增稠作用的物质。

例如膨润土无机增稠流变剂系列就是选用上好的膨润土为原料,经改性精制而成的天然蒙脱石无机凝胶产品。膨润土是一种层状硅酸盐,吸水后膨胀形成絮状物质,具有良好的分散悬浮性和增稠性能,与适量的水结合成胶状体,在水中能释放出带电微粒,增大体系黏度。在水中分散后粒度细小且分布均匀,胶体性能好,具有较强的触变性能,是天然的铝硅酸盐类增稠流变剂。


(3)聚氨酯类增稠剂

聚氨酯增稠剂是一种疏水基团改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物,属于非离子型缔合增稠剂。 HEUR是由疏水基团、亲水链和聚氨酯基团三部分组成。疏水基团起缔合作用,是增稠的决定因素,通常是油基、十八烷基、十二烷苯基、壬酚基等。亲水链能提供化学稳定性和粘度稳定性,常用的是聚醚,如聚氧乙烯及其衍生物。HEUR分子链是通过聚氨酯基团来扩展的,所用聚氨酯基团有IPDI、TDI和HMDI等。

A.J. Reuvers对缔合型聚氨酯类增稠剂的增稠机理作了详细的研究。这类增稠剂的分子结构中引入了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某一特定浓度时,形成胶束,胶束和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,降低了水分子的迁移性,使水相黏度也提高。这类增稠剂不仅对涂料的流变性产生影响,而且与相邻的乳胶粒子间存在相互作用,如果这个作用太强的话,容易引起乳胶分层。


(4)聚丙烯酸类增稠剂

聚丙烯酸类增稠剂属阴离子型增稠剂,是目前应用比较广泛的合成增稠剂,尤其在印染方面。聚丙烯酸类增稠剂一般由 3 种或更多的单体聚合而成,主单体一般为羧酸类单体,如丙烯酸、马来酸或马来酸酐、甲基丙烯酸等;第二单体一般为丙烯酸酯或苯乙烯;第三单体是具有交联作用的单体,例如N,N-亚甲基双丙烯酰胺、双丙烯酸丁二酯或邻苯二甲酸二丙烯酯等。丙烯酸增稠剂对涂膜的致密性比较好,可以防止涂膜流挂,防止出现沉降。

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。

 

(5)疏水改性碱溶胀类增稠剂

这类增稠剂生物稳定性比较好,可以抗生物降解,与丙烯酸增稠剂和纤维素增稠剂相比,具有更好的涂膜丰满度和流平性,使用时需要调节PH,缺点就是耐水性和耐碱性差一些。

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