纤维素类增稠剂培训课件

纤维素增稠剂的化学结构纤维素增稠剂的化学结构纤维素衍生物纤维素衍生物,通过取代到纤维素主链上的烷基不同得到不同产品通过取代到纤维素主链上的烷基不同得到不同产品其中其中R R和和R R”是是：a)CH3b)CH2COONac)CH2CH3d)CH2CH2OHe)CH2CH2CH(OH)CH3f)CH2CH(OH)CH3生产羧甲基纤维素钠（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)分子量分子量:10 10万万 100 100万万(环状分子环状分子)刚性刚性纤维素增稠剂纤维素增稠剂 50年来，纤维素增稠剂是一种最重要的水性涂料流变助剂。尽管纤维素不溶于水，但通过化学反应，它可以溶于水。最有名的纤维素增稠剂包括：羟乙基纤维素：HEC羟丙基甲基纤维素：HPMC羧甲基纤维素：CMC乙基羟乙基纤维素：EHEC纤维素的化学素的化学结构构CH2OHOHHOHHHHOCH2OHOHOHOHHHHOCH2OHOOHHHHOOOHHCH2OHOOHHHHOOOHH纤维素纤维素乙基羟乙基纤维素乙基羟乙基纤维素(EHEC)O 氯化乙烷氯化乙烷CH2H2CO环氧乙烷环氧乙烷羟乙基纤维素羟乙基纤维素(HEC)O羟乙基纤维素的结构羟乙基纤维素的结构CH2OHOHHOHHHHOCH2OHOHHHHOCH2OHOOHHHHOOOHHCH2OOHHHHOOOHCH2CH2OCH2CH2OHOCH2CH2OCH2CH2OHOHCH2CH2OOHCH2CH2OCH2CH2Ol羟乙基羟乙基l通用性通用性 可应用于从无光到高光的各种涂料配方中可应用于从无光到高光的各种涂料配方中l优异优异的色浆、颜料相容性的色浆、颜料相容性l非非离子聚合物离子聚合物-pH稳定性稳定性l延迟延迟水合作用，不产生结块水合作用，不产生结块 赋予赋予涂料涂料l好的好的丰满度丰满度l良好良好的调色稳定性的调色稳定性l良好良好的贮存稳定性的贮存稳定性l良好良好的保水性的保水性Natrosol HEC性能性能HEC羟乙基乙基纤维素增稠素增稠剂特別處理特別處理 水延水延迟性性处理理(Retardant)抗抗酶酶性性处理理(Biostable)抗抗酶性的性的处理理(B)Natrosol 生物稳定型羟乙基纤维素的化学结构式生物稳定型羟乙基纤维素的化学结构式CH2OHHOHHHOCH2OHOHHHHOCH2OOHHHHOOOHHCH2OOHHHHOOOHCH2CH2OCH2CH2OHOCH2CH2OCH2CH2OHCH2CH2OOHOCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OHOCH2CH2OHCH2CH2OHCH2CH2OCH2CH2OOH抗抗酶性的性的处理理(B)细菌酶菌酶菌酶菌生物降解与抗酶菌作用生物降解与抗酶菌作用酶菌酶菌酶菌作用于纤维素上酶菌作用于纤维素上纤维素纤维素生物降解生物降解Natrosol B HECNatrosol B HEC纤维素分子链断裂纤维素分子链断裂生物降解生物降解Natrosol B HEC阻止酶菌作用于纤维素上阻止酶菌作用于纤维素上抗酶菌作用抗酶菌作用酶菌酶菌Natrosol B HEC抗酶菌作用抗酶菌作用抗酶菌作用的大小取决于纤维素取代度的大小以及取代抗酶菌作用的大小取决于纤维素取代度的大小以及取代 基团分布的均匀性基团分布的均匀性Natrosol B HEC分子具有高度均匀的取代，可以有效阻分子具有高度均匀的取代，可以有效阻止酶菌对纤维素分子链的破坏止酶菌对纤维素分子链的破坏 Natrosol B HEC不含生物杀灭剂不含生物杀灭剂 不推荐在涂料配方中降低防腐剂的正常用量不推荐在涂料配方中降低防腐剂的正常用量Natrosol B HECStormer KUNatrosol BTime,DaysNon-B Natrosol酶菌作用下涂料粘度下降情况比较酶菌作用下涂料粘度下降情况比较Natrosol 250 HBR 的增稠原理的增稠原理纤维素增稠剂的增稠原理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。HH OHH OHH OHH OHH OHH O纤维素增稠剂的增稠原理纤维素增稠剂的增稠原理 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。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。纤维素增稠剂导致的絮凝作用纤维素增稠剂导致的絮凝作用DepletionlayersDepletionflocculation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。乳胶粒子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显微片这里是两张实际的显微镜照片。左图所示是没有纤维素的条件下，干燥的乳胶粒子均匀的分散。右图所示，由于纤维素的加入，干燥以后的乳胶粒子不再均匀分散，其中没有粒子的地方是由于纤维素溶胀所至。可以想象，涂料在成膜后，由于其不均匀性，将有孔道形成，防水性能将受到影响。水延水延迟性的性的处理理(R)Glyoxal Surface TreatmentGlyoxal Surface Treatment(乙二醛表面處理乙二醛表面處理乙二醛表面處理乙二醛表面處理)H H+OHOH-HEC HEC 主鏈主鏈主鏈主鏈HEC HEC 主鏈主鏈主鏈主鏈Natrosol 250R水延迟性的处理水延迟性的处理HEC溶解溶解 前必须前必须分散均匀分散均匀易分散易分散Natrosol HEC在水中的分散过程在水中的分散过程充分分散的充分分散的HEC在在pH值为碱性的条件下迅速溶解值为碱性的条件下迅速溶解水延迟性的处理水延迟性的处理分散性不佳的分散性不佳的HEC在水中的分散过程在水中的分散过程没有完全分散的没有完全分散的HEC在溶解过程中在溶解过程中外面形成一凝胶层外面形成一凝胶层,减慢溶解速度减慢溶解速度,造成结块造成结块.HEC溶解溶解 前必须前必须分散均匀分散均匀水延迟性的处理水延迟性的处理水合时间水合时间：HEC加入水中到溶液粘度开始上升所需的时间加入水中到溶液粘度开始上升所需的时间延迟水合延迟水合：就是延迟溶液粘度升高的时间就是延迟溶液粘度升高的时间,这样可以使颗粒在溶解之前这样可以使颗粒在溶解之前完全分散完全分散,避免结块避免结块.Natrosol R HEC是通过表面处理达到延迟水合作用时间是通过表面处理达到延迟水合作用时间水延迟性的处理水延迟性的处理 PH值值 对对 Natrosol R的水合时间和溶解时间的影响的水合时间和溶解时间的影响25C203040506070100时间,分钟水溶液的粘度水合时间水合时间 pH 7.0pH 8.0pH 6.0溶解时间溶解时间 pH 7.0pH 7.0羟乙基纤维素的溶解羟乙基纤维素的溶解HEC溶解的影响因素溶解的影响因素1.温度温度2.pH3.搅拌速度搅拌速度4.添加方式添加方式Natrosol羟乙基纤维素的溶解羟乙基纤维素的溶解HEC最佳溶解方法最佳溶解方法1.在搅拌的情况下将在搅拌的情况下将HEC加入到加入到pH 7.5的的水中水中2.搅拌均匀搅拌均匀,完全分散完全分散3.将溶液将溶液pH提高至提高至8.5,充分搅拌充分搅拌,溶解均匀溶解均匀羟乙基纤维素的溶解羟乙基纤维素的溶解pH值和温度对值和温度对Natrosol R HEC水合时间的影响水合时间的影响:pH水合时间水合时间,min23456789105C15C25C35C1251020501002005001,000羟乙基纤维素的加入方法羟乙基纤维素的加入方法涂料生产过程中涂料生产过程中HEC的加入点的加入点1.在打浆阶段加入在打浆阶段加入直接在颜填料前加入直接在颜填料前加入2.在调漆阶段加入在调漆阶段加入a.以预分散浆形式加入以预分散浆形式加入,可用于分散的载体有可用于分散的载体有:水水 二醇类溶剂二醇类溶剂 成膜助剂成膜助剂b.以预溶浆形式加入以预溶浆形式加入,预溶浆包括预溶浆包括:i.HECii.防腐剂防腐剂c.喷射加入喷射加入羟乙基纤维素的加入方法羟乙基纤维素的加入方法分散缸Natrosol HEC在颜料分散阶段加入在颜料分散阶段加入1.在加入水、乙二醇类溶剂和成在加入水、乙二醇类溶剂和成膜助剂后，加入膜助剂后，加入HEC。2.HEC 应在表面活性剂、分散应在表面活性剂、分散剂、有机胺剂、有机胺/氨水以及颜料前氨水以及颜料前加入。加入。打浆水以及助剂泵往调漆缸颜填料羟乙基纤维素的加入方法羟乙基纤维素的加入方法分散或浆料缸调漆缸包装Natrosol HEC在调漆阶段以预分散浆形式在调漆阶段以预分散浆形式加入加入1.HEC可以在以下两种设备中进行预可以在以下两种设备中进行预分散分散:颜料颜料分散缸分散缸 专门的专门的HEC预分散缸预分散缸2.HEC预分散浆在纤维素水合作用开预分散浆在纤维素水合作用开始前泵送到调漆缸中始前泵送到调漆缸中,搅拌均匀搅拌均匀羟乙基纤维素的加入方法羟乙基纤维素的加入方法分散缸调漆缸包装Natrosol乳液HEC在调漆阶段以预溶浆形式加在调漆阶段以预溶浆形式加入入1.HEC在调漆缸中进行预分散在调漆缸中进行预分散.2.在纤维素水合作用开始后，将颜在纤维素水合作用开始后，将颜料浆及乳液泵送至调漆缸中料浆及乳液泵送至调漆缸中,搅搅拌均匀拌均匀.羟乙基纤维素的加入方法羟乙基纤维素的加入方法调漆缸Natrosol包装 后添加调整涂料粘度后添加调整涂料粘度1.将将HEC在专门的预分散缸中进行预分散在专门的预分散缸中进行预分散.2.在纤维素水合作用开始前将在纤维素水合作用开始前将HEC预分散浆投预分散浆投入或泵送到调漆缸中入或泵送到调漆缸中,搅拌均匀搅拌均匀.羟乙基纤维素的加入方法羟乙基纤维素的加入方法喷射到调漆缸中Natrosol水喷射装置 喷射添加喷射添加1.HEC 加入喷射装置的漏斗中加入喷射装置的漏斗中2.通过水流产生的负压将通过水流产生的负压将HEC带入水流中带入水流中,并在水中分散均匀并在水中分散均匀.3.HEC的分散体喷射到调漆缸中的分散体喷射到调漆缸中,搅拌均匀搅拌均匀.疏水改性的疏水改性的 HECNatrosol PLUS 330Natrosol PLUS 330两种方法：两种方法：疏水改性试剂与侧基反应（下图示意）疏水改性试剂与侧基反应（下图示意）疏水基团单体共聚疏水基团单体共聚Natrosol PLUS 330优点优点提高涂刷粘度提高涂刷粘度提高涂刷粘度提高涂刷粘度(ICI)(ICI)极好的抗飞溅性极好的抗飞溅性极好的抗飞溅性极好的抗飞溅性提高流平提高流平提高流平提高流平提高提高提高提高罐內流動性罐內流動性罐內流動性罐內流動性Natrosol PLUS 330HMHECHMHEC30萬萬分子量分子量结构结构OHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHHMHECHMHEC-Hydrophobically Modified HydroxyEthylCellulose產品名：產品名：Natrosol PLUS 330Natrosol PLUS 330Natrosol PLUS 330聚合物主链聚合物主链疏水集团疏水集团Natrosol PLUS 330氢键氢键的的的的连连接网接网接网接网络络 链链的交的交的交的交缠缠疏水基疏水基疏水基疏水基团团的相互作用的相互作用的相互作用的相互作用Natrosol 250 HBR 增稠机理(兩種方式)Natrosol Natrosol PlusPlus 330 330 增稠机理增稠机理增稠机理增稠机理(三種方式三種方式三種方式三種方式)Natrosol PLUS 330Natrosol PLUS 330内用无光墙漆内用无光墙漆Natrosol Plus 330 和和 Natrosol 250 HBR103粘度,cps剪切速率剪切速率,sec-1 0.63%Plus 330 0.48%250 HBR1041051101102104103Natrosol PLUS 330【抗飞溅性抗飞溅性】的增稠劑小纤维破裂小纤维破裂产生飞溅产生飞溅高弹性高弹性系系数产生的数产生的液体小纤液体小纤维维,G滚筒的起点滚筒的起点飞溅飞溅飞溅飞溅Natrosol PLUS 330低低 G 涂料涂料(Plus 330)高高 G 涂料涂料(H4BR)Natrosol PLUS 330Natrosol Plus的抗飞溅性的抗飞溅性用用 Natrosol Plus 330增稠的增稠的内墙平光涂料内墙平光涂料用用Natrosol 250H4BR增稠的增稠的内墙平光涂料内墙平光涂料Natrosol PLUS 330Natrosol Plus 330 和和 Natrosol 250 HBRUcar379G70-PVC醋丙平光涂料增稠效率Natrosol磅/ICI,抗飞溅性抗流挂,耐擦洗产品重量%100加仑Poise流平*milsHBR0.485.40.62324213Plus3300.637.20.99318223*对其他乳液如苯丙等在流平性上都有明显提高.Natrosol PLUS 330與與表面活性剂的相互作用表面活性剂的相互作用涂料中网络结构的增强和破坏涂料中网络结构的增强和破坏涂料中网络结构的增强和破坏涂料中网络结构的增强和破坏增增增增强剂强剂l l 低低低低-HLBHLB潤濕潤濕潤濕潤濕剂剂l l 親油親油親油親油分散分散分散分散剂剂 破坏破坏破坏破坏剂剂l l 高高高高-HLBHLB潤濕潤濕潤濕潤濕剂剂l l 親水親水親水親水分散分散分散分散剂剂Natrosol PLUS 330Natrosol and Natrosol BNatrosol PlusNatrosol PLUS 330Natrosol and Natrosol BNatrosol Plus抗飞溅抗飞溅Natrosol PLUS 330Natrosol and Natrosol BNatrosol Plus高剪切黏度高剪切黏度Natrosol 和和Natrosol Plus涂料性能比较涂料性能比较