H H O H H O H O H H O H
O
H O H
H
9
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。
但纤维素增稠剂的使用也存在较多的缺陷，主要表现在以下几个方面。
①流平性。以 HEC 增稠的乳胶漆涂料在剪切应力的作用下增稠剂与水之间建
立起来的水合层被破坏，涂布完成，水合层的破坏即行终止，粘度马上恢复， 但同时流平时间不足，造成刷痕或辊痕残留。 ②飞溅性。在高速辊涂施工时，辊筒和基材的出口间隙处常会产生涂料小颗粒， 称之为雾化；在手工低速辊涂时则称为飞溅。
生产
f) CH2CH(OH)CH3
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)
X- + H2O
优点 提高粘度(ICI)
极好的抗飞溅性
提高流平
提高罐內流动性
THE END
的絮凝和相分离，使上层清液中富含增稠剂，产生脱水收缩现象。乳胶粒子的 絮凝还会导致漆膜的光泽降低，使漆膜多孔性增加，因而耐水性、耐蚀性不良。
④抗霉菌性。纤维素增稠剂属天然高分子化合物，易受到霉菌攻击，降解为单
糖，使黏度下降，对生产过程的卫生条件要求严格。
纤维素增稠剂的增稠原理
纤维素类增稠剂的疏水主链 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 提高了体系粘度。
纤维素增稠剂的化学结构
CH2OH O O OH OH OR" O OH O CH2OR' CH2OH O O OH OH O
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
水性纤维素醚类 增稠剂
2016.9
增稠剂分类
增稠剂/流变助剂 非缔合型
纤维素 醚类
HEC
缔合型
疏水改性 碱溶性丙烯酸乳液
HASE
碱溶性 丙烯酸乳液
ASE
疏水改性 纤维素醚类
HMHEC
非离子型 聚氨酯
HEUR
纤维素类增稠剂
主要品种有羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和 羟丙基纤维素等，目前使用最广泛的羟乙基纤 维素。
1,000 500
5° C 15° C 25° C 35° C
200
水合时间,min
100 50 20 10 5
:
2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
14
pH
羟乙基纤维素的加入方法
HEC的加入点
1. 直接在颜填料前加入
2. 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
15
疏水改性的 HEC
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
CH2OCH2CH2OH O HO OH CH2OCH2CH2OH O OH O O
n
OH + NaOH +
RX

CH2OCH2CH2OH O HO OH O
OH
O CH2OCH2C3; Na+ +
④抗流挂。涂布过程中所出现的应力使增稠剂和水之间建立起来 的水合层破坏，一旦涂布结束，乳胶漆粘度迅速恢复，流挂得以 防止。
⑤粘度的 pH 稳定性。以纤维素型增稠剂增稠的乳胶漆，粘度在 广泛的pH 范围内（3～11）都是稳定的。当pH 小于3，可能发生 水解；当pH 大于11，特别是在较高温度下，可能发生氧化，并导 致粘度下降。但在正常的pH 范围内，纤维素类增稠剂有着优良的 粘度稳定性。 ⑥不影响附着力。纤维素类增稠剂属成膜物质，与乳胶融合成一 个整体。只要乳胶选择正确，乳胶用量可以很好地覆盖颜料粒子， 纤维素型增稠剂不影响附着力。
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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。
Depletion flocculation
乳胶粒子
Depletion layers
溶胀的纤维素分子
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
4
优点： ①增稠效率高。由于增稠剂品种甚多，能满足对增稠效率 的任何要求，尤其对水相的增稠有效。
②相容性好。对现代乳胶漆配方中绝大部分组分有着高度 的、系列化的相容性。和非纤维素型增稠剂相比，使用纤 维素型增稠剂在配方变化上有较大的选择余地。
③贮存稳定性好。老化和多年经验表明，以纤维素型增稠 剂增稠的乳胶漆贮存稳定性优越。随意配置的乳胶漆不管 放置多久，pH 值如何，均保持均匀的粘度和颜料悬浮状态。
在辊涂中涂料受到拉伸形成细丝、薄条，在出口间隙处压力降低，在某些情
况下压力甚至低于涂料中液体汽化压力，液体汽化形成空洞，进一步拉伸则形 成丝，最终破坏成小液滴。 随着增稠剂相对分子质量的增加，乳胶涂料的飞溅性增加。HEC 增稠剂相 对分子质量很大易引起飞溅。
③稳定性的影响。常规纤维素增稠剂亲水，游离在水相中，可能导致乳胶粒子
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羟乙基纤维素的溶解
HEC溶解的影响因素
1.温度
2. pH
3.添加方式
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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
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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