【集萃網(wǎng)觀察】概述：增稠劑是一種流變助劑，不僅可以使涂料增稠，防止施工中出現(xiàn)流掛現(xiàn)象，而且能賦予涂料優(yōu)異的機(jī)械性能和貯存穩(wěn)定性。對于黏度較低的水性涂料來說，是非常重要的一類助劑。 　　增稠劑的種類 　　　目前市場上可選用的增稠劑品種很多，主要有無機(jī)增稠劑、纖維素類、聚丙烯酸酯和締合型聚氨酯增稠劑四類。纖維素類增稠劑的使用歷史較長、品種很多，有甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素等，曾是增稠劑的主流，其中最常用的是羥乙基纖維素。聚丙烯酸酯增稠劑基本上可分為兩種：一種是水溶性的聚丙烯酸鹽；另一種是丙烯酸、甲基丙烯酸的均聚物或共聚物乳液增稠劑，這種增稠劑本身是酸性的，須用堿或氨水中和至pH8~9才能達(dá)到增稠效果，也稱為丙烯酸堿溶脹增稠劑。聚氨酯類增稠劑是近年來新開發(fā)的締合型增稠劑。無機(jī)增稠劑是一類吸水膨脹而形成觸變性的凝膠礦物。主要有膨潤土、凹凸棒土、硅酸鋁等，其中膨潤土最為常用。 　　增稠機(jī)理 　　　纖維素類增稠劑纖維素類增稠劑的增稠機(jī)理是疏水主鏈與周圍水分子通過氫鍵締合，提高了聚合物本身的流體體積，減少了顆粒自由活動的空間，從而提高了體系黏度。也可以通過分子鏈的纏繞實(shí)現(xiàn)黏度的提高，表現(xiàn)為在靜態(tài)和低剪切有高黏度，在高剪切下為低黏度。這是因?yàn)殪o態(tài)或低剪切速度時，纖維素分子鏈處于無序狀態(tài)而使體系呈現(xiàn)高粘性；而在高剪切速度時，分子平行于流動方向作有序排列，易于相互滑動，所以體系黏度下降。 　　聚丙烯酸類增稠劑其增稠機(jī)理是增稠劑溶于水中，通過羧酸根離子的同性靜電斥力，分子鏈由螺旋狀伸展為棒狀，從而提高了水相的黏度。另外它還通過在乳膠粒與顏料之間架橋形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加了體系的黏度。 　　締合型聚氨酯類增稠劑A.J. Reuvers對締合型聚氨酯類增稠劑的增稠機(jī)理作了詳細(xì)的研究。這類增稠劑的分子結(jié)構(gòu)中引入了親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)，使其呈現(xiàn)出一定的表面活性劑的性質(zhì)。當(dāng)它的水溶液濃度超過某一特定濃度時，形成膠束，膠束和聚合物粒子締合形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使體系黏度增加。另一方面一個分子帶幾個膠束，降低了水分子的遷移性，使水相黏度也提高。這類增稠劑不僅對涂料的流變性產(chǎn)生影響，而且與相鄰的乳膠粒子間存在相互作用，如果這個作用太強(qiáng)的話，容易引起乳膠分層。 　　無機(jī)增稠劑膨潤土是一種層狀硅酸鹽，吸水后膨脹形成絮狀物質(zhì)，具有良好的懸浮性和分散性，與適量的水結(jié)合成膠狀體，在水中能釋放出帶電微粒，增大體系黏度。 　　各類增稠劑的特點(diǎn)及其選擇 　　纖維素類增稠劑纖維素類增稠劑的增稠效率高，尤其是對水相的增稠；對涂料涂料的限制少，應(yīng)用廣泛；可使用的pH范圍大。但存在流平性較差，輥涂時飛濺現(xiàn)象較多、穩(wěn)定性不好，易受微生物降解等缺點(diǎn)。由于其在高剪切下為低黏度，在靜態(tài)和低剪切有高黏度，所以涂布完成后，黏度迅速增加，可以防止流掛，但另一方面造成流平性較差。有研究表明，增稠劑的相對分子質(zhì)量增加，乳膠涂料的飛濺性也增加。纖維素類增稠劑由于相對分子質(zhì)量很大，所以易產(chǎn)生飛濺。此類增稠劑是通過“固定水”達(dá)到增稠效果，對顏料和乳膠粒子極少吸附，增稠劑的體積膨脹充滿整個水相，把懸浮的顏料和乳膠粒子擠到一邊，容易產(chǎn)生絮凝，因而穩(wěn)定性不佳。由于是天然高分子，易受微生物攻擊。 　　聚丙烯酸類增稠劑聚丙烯酸類增稠劑具有較強(qiáng)的增稠性和較好的流平性，生物穩(wěn)定性好，但對pH值敏感、耐水性不佳。 　　締合型聚氨酯類增稠劑這種締合結(jié)構(gòu)在剪切力的作用下受到破壞，黏度降低，當(dāng)剪切力消失黏度又可恢復(fù)，可防止施工過程出現(xiàn)流掛現(xiàn)象。 　　并且其黏度恢復(fù)具有一定的滯后性，有利于涂膜流平。聚氨酯增稠劑的相對分子質(zhì)量（數(shù)千至數(shù)萬）比前兩類增稠劑的相對分子質(zhì)量（數(shù)十萬至數(shù)百萬）低得多，不會助長飛濺。纖維素類增稠劑高度的水溶性會影響涂膜的耐水性，但聚氨酯類增稠劑分子上同時具有親水和疏水基團(tuán)，疏水基團(tuán)與涂膜的基體有較強(qiáng)的親合性，可增強(qiáng)涂膜的耐水性。由于乳膠粒子參與了締合，不會產(chǎn)生絮凝，因而可使涂膜光滑，有較高的光澤度。締合型聚氨酯增稠劑許多性能優(yōu)于其它增稠劑，但由于其獨(dú)特的膠束增稠機(jī)理，因而涂料配方中那些影響膠束的組分必然會對增稠性產(chǎn)生影響。用此類增稠劑時，應(yīng)充分考慮各種因素對增稠性能的影響，不要輕易更換涂料所用的乳液、消泡劑、分散劑、成膜助劑等。 　　無機(jī)增稠劑水性膨潤土增稠劑具有增稠性強(qiáng)、觸變性好、pH值適應(yīng)范圍廣、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。但由于膨潤土是一種無機(jī)粉末，吸光性好，能明顯降低涂膜表面光澤，起到類似消光劑的作用。所以，在有光乳膠涂料中使用膨潤土?xí)r，要注意控制用量。納米技術(shù)實(shí)現(xiàn)了無機(jī)物顆粒的納米化，也賦予了無機(jī)增稠劑一些新的性能。 　　常用的增稠劑有纖維素醚及其衍生物類、締合型堿溶脹增稠劑和聚氨酯增稠劑。 （1）纖維素醚及其衍生物 ：纖維素醚及其衍生物類增稠劑主要有羥乙基纖 　　1

　　維 素、甲基羥乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲基羥丙基纖維素等。疏水改性纖維素是在纖維素親水骨架上引入少量長鏈?zhǔn)杷�烷基，從而成為締合型增稠劑，其增稠效果可與相對分子質(zhì)量大得多的纖維素醚增稠劑品種相當(dāng)。（2）堿溶脹型增稠劑：堿溶脹增稠劑分為兩類：非締合型堿溶脹增稠劑和締合型堿溶脹增稠劑。 　�。�3）聚氨酯增稠劑和疏水改性非聚氨酯增稠劑：聚氨酯增稠劑，是一種疏水基團(tuán)改性乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，屬于非離子型締合增稠劑。環(huán)境友好的締合型聚氨酯增稠劑開發(fā)已受到普遍重視，除了上面介紹的線性締合型聚氨酯增稠劑，還有梳狀締合聚氨酯增稠劑。

　　特性比較

　　增稠劑有著特定的流變學(xué)性質(zhì)，抗酸性首推海藻酸丙二醇酯；增調(diào)性首選瓜爾豆膠；溶液假塑性、冷水中溶解度最強(qiáng)為黃原膠；乳化托附性以阿拉伯膠最佳；凝膠性瓊脂強(qiáng)于其它膠但凝膠透明度尤以卡拉膠為甚；卡拉膠在乳類穩(wěn)定性方面也優(yōu)于其它膠。

　　基本化學(xué)組成

　　對大多數(shù)增稠劑而言，它們的基本化學(xué)組成是單糖及其衍生物。常見的單糖包括葡萄糖、葡萄糖醛酸、甘露糖醛酸、鼠李糖、毗甘前半乳糖，古洛糖醛酸、半乳精、半乳精醛酸等。

　　實(shí)際應(yīng)用

　　增稠劑又稱膠凝劑，用于食品時又稱糊料或食品膠。它可以提高物系粘度，使物系保持均勻的穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)或乳濁狀態(tài)，或形成凝膠。廣泛用于食品、涂料、膠黏劑、化妝品、洗滌劑、印染、橡膠、醫(yī)藥等領(lǐng)域。再涂料印花中，由增稠劑、水、粘合劑和涂料色漿組成的涂料印花色漿，印花色漿再印花機(jī)械力作用下，發(fā)生切變力，使印花色漿的粘度再瞬間大幅度降低；當(dāng)切變力消失時，又恢復(fù)至原來的高粘度，使織物印花輪廓清晰。這種隨切變力的變化而發(fā)生的粘度變化，主要是靠增稠劑來實(shí)現(xiàn)的。再乳膠漆制造中，增稠劑對乳膠漆的增稠、穩(wěn)定及流變性能起著多方面協(xié)調(diào)作用。再乳膠聚合過程中用作保護(hù)膠體，提高乳液的穩(wěn)定性；再顏料、填料分散階段，提高分散物料的粘度而利于分散；再儲運(yùn)過程中提高涂料穩(wěn)定性及抗凍融性，防止顏料、填料沉底結(jié)塊；再施工中調(diào)節(jié)乳膠漆粘稠度，并呈良好的觸變性等。在食品中添加千分之幾的食品增稠劑，具有膠凝、成膜、持水、懸浮、乳化、泡沫穩(wěn)定及潤滑等功效。對流態(tài)食品或凍膠食品的色、香、味、結(jié)構(gòu)和食品的相對穩(wěn)定性起著十分重要的作用。 　　增稠劑大多屬于親水性高分子化合物，按來源分為動物類、植物類、礦物類、合成類或半合成類。簡單分可分為天然和合成兩大類。天然品大多數(shù)是從含多糖類粘性物質(zhì)的植物及海藻類制取，如淀粉、果膠、瓊脂、明膠、海藻脂、角叉膠、糊精、黃耆膠、多糖素衍生物等；合成品有甲基纖維素、羧甲基纖維素等纖維素衍生物、淀粉衍生物、干酪素、聚丙烯酸鈉、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、低分子聚乙烯蠟、聚丙烯酰胺等。 　　飲料生產(chǎn)中常用的增稠劑以及作乳化穩(wěn)定劑用的增稠劑主要有羧甲基纖維素鈉、藻酸丙二醇酯、卡拉膠、黃原膠、果膠、瓜爾豆膠、刺槐豆膠等。

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