助剂 | 常用增稠剂的分类、增稠机理及应用特点

高分子学习研究

乐观、分享、专注、自由

文 | 站站

01 序

增稠剂是一种流变助剂，不仅可以使涂料增稠，防止施工中出现流挂现象，而且能赋予涂料优异的机械性能和贮存稳定性。增稠剂具有用量小、增稠明显、使用方便等特点，被广泛地应用于涂料、制药、印染、化妆品、食品添加剂、采油、造纸、皮革加工等行业中。

增稠剂按照不同的使用体系，分为油性和水性两种体系，其中大部分增稠剂都是亲水性的高分子化合物。

目前市场上可选用的增稠剂品种很多，按照组成以及其作用机理的不同，主要分为增稠剂、纤维素类、聚丙烯酸酯和缔合型聚氨酯增稠剂四类。

02 分类

纤维素类增稠剂

纤维素类增稠剂的使用历史较长、品种很多，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，曾是增稠剂的主流，其中最常用的是羟乙基纤维素。

增稠机理：

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，从而提高了体系黏度。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。

聚丙烯酸类增稠剂

聚丙烯酸类增稠剂又叫碱溶涨增稠剂（ASE），一般是由（甲基）丙烯酸和丙烯酸乙酯，经过一定聚合而制备的一种乳液。

碱溶涨增稠剂的一般结构为：

增稠机理：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。

缔合型聚氨酯增稠剂

聚氨酯增稠剂简称HEUR，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。

增稠机理：

1）分子疏水端与乳胶粒子、表面活性剂、颜料等疏水结构缔合，形成立体网状结构，这也是高剪粘度的来源;

2）犹如表面活性剂，当期浓度高于临界胶束浓度时，形成胶束，中剪黏度(1-100s-1)主要由其主导;

3）分子亲水链与水分子氢键起作用，从而达到增稠结果。

无机增稠剂

无机增稠剂主要包括气相法白炭黑、钠基膨润土、有机膨润土、硅藻土、凹凸棒石土、分子筛、硅凝胶。

增稠机理：

在这里以有机膨润土为例，其流变机理如下：

有机膨润土通常不以原级例子存在，一般是多个粒子的凝聚体，通过润湿、分散和活化过程可产生原级粒子，形成高效的触变效应。

在极性体系中，极性活化剂除提供化学能帮助有机膨润土分散外，其所含的水则迁移到膨润土薄片边缘的氢氧基团形成请见，通过水分子的架桥使无数的膨润土薄片形成凝胶结构，而薄片面上的烃链通过其较强的溶剂化能力而使体系增稠并产生触变效应，在外力作用下，此结构破坏同时粘度降低，而外力消除则回复原来的粘度和结构。

03 应用

纤维素类增稠剂纤维素类增稠剂的增稠效率高，尤其是对水相的增稠；对涂料的限制少，应用广泛；可使用的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，可以防止流挂，但另一方面造成流平性较差。

聚丙烯酸类增稠剂聚丙烯酸类增稠剂具有较强的增稠性和较好的流平性，生物稳定性好，但对pH值敏感、耐水性不佳。

缔合型聚氨酯类增稠剂这种缔合结构在剪切力的作用下受到破坏，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的滞后性，有利于涂膜流平。聚氨酯增稠剂的相对分子质量(数千至数万)比前两类增稠剂的相对分子质量(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的水溶性会影响涂膜的耐水性，但聚氨酯类增稠剂分子上同时具有亲水和疏水基团，疏水基团与涂膜的基体有较强的亲合性，可增强涂膜的耐水性。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，有较高的光泽度。

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，起到类似消光剂的作用。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的纳米化，也赋予了无机增稠剂一些新的性能。

其综合性能比较如下表：

性质

纤维素

聚丙烯

酸类

聚氨酯

缔合型

抗飞溅性

差

很好

优

流平性

差

一般

优

漆膜丰满度

低

一般

优

高光泽

低

一般

优

配方敏感性

不敏感

一般

敏感

PH 敏感性

不敏感

一般

不敏感

耐擦洗性

配方有关

配方有关

优

耐碱性

优

不好

优

耐腐蚀性

差

差

很好

电解质敏感性

不敏感

一般敏感

不敏感

生物敏感性

差

优

优

往期回顾 点击标题轻松阅读

第1期 润湿剂-物质润湿的原理及应用总结！

第2期 润湿剂润湿原理、评价方法及应用经验！

第3期 分散剂的一般选择规律

第4期 涂料的流平性差导致的常见问题与分析

第5期 颜料、粉体填料在溶剂中稳定机理及分散剂作用机理分析总结

第6期 消泡剂的作用原理分析

第7期 丙烯酸类流平剂的分子量、原料，合成方案选择与分析

第8期 溶剂/稀释剂的基本概念、区别、种类以及在涂料、粘合剂中溶剂选择技巧、注意事项【收藏】

第9期 流平剂概述、流平性影响因素、各种类流平剂作用原理及流平性的判断方法

第10期 蜡在涂料中的应用技巧原理以及蜡的概念、特性、蜡乳液的制备方法

第11期 有机硅偶联剂概述及其作用机理总结

第12期 氨基树脂交联剂在涂料中的应用原理

第13期 高分子蜡在涂料中的应用及作用机理

第14期 高分子加工用润滑剂的作用原理、功能以及选择策略！

第15期 发泡剂的种类大全

第16期 水性色浆的概述、生产工艺配方、仪器设备及注意事项详解

第17期 纺织品染色常用的助剂及作用汇总【收藏版】

第18期 氨基树脂的选择与应用攻略

第19期 粘度、稠度及流变学的基本知识

来源：站站先生投稿；

投稿邮箱：xidsuo@126.com

本期编辑：suo

期次：助剂 第20期

市场推广及申请授权，请联系微信suoxidong商谈。

转载请申请授权，未经授权，严禁以任何形式转载！

样品库入口        |        技术论坛入口