羟乙基纤维素

    无锡三友化工有限公司是目前国内最大的羟乙基纤维素生产基地。本公司提供的“铁明牌”表面处理或未处理之TF-系列、多种不同粘度型号羟乙基纤维素、可广泛用于悬浮法聚苯乙烯、可发行聚苯乙烯、乳液及丙烯酸酯新型乳胶涂料、多彩涂料、离子交换树脂、日用化学品、油田钻井、建材、纺织印染、造币机械加工等部门。具有良好的增稠、乳化、悬浮、分散、保持水分、抗微生物侵蚀等性能。

    羟乙基纤维素(HEC)化学性质

    羟乙基纤维素由两部分组成:一是纤维素,二是羟乙基支链。纤维素本身并不溶于水,它是由无数单糖单位所组成,如图(1)。羟乙基纤维素是由经净化之纤维素与氢氧化钠先反应,生成碱性之纤维素胶体,然后再加入环氧乙烷于胶体中而制成的。因纤维素上的单糖单位含有三个羟基,故最大取代值为3。现时羟乙基纤维素的取代值控制在平均值1至2之间。同时所使用环氧乙烷量亦控制在相对于单糖单位的2克分子数,即平均一单糖单位与2克分子环氧乙烷反应。如图(2)这2克分子环氧乙烷可首尾相接在同一个羟基上或分别接在两个羟基上。

    图(1)纤维素结构图
    图(2)羟乙基纤维素标准结构
    羟乙基纤维素(HEC)质量指标

    如前所述,羟乙基纤维素是非离子型水溶性聚合物,因此,它能起增稠作用。粘结作用、分散作用、稳定作用,并能保存水份,形成薄膜和提供保护胶体。Protective colloid效应,它极易溶于热水或冷水中,提供广阔粘度之溶液,并能接受溶液中含极高的电解质浓度。

    表(1)羟乙基纤维素质量指标

    规格牌号 外观 克分子取代度(m·s) 水份(%) 不溶物(%) 透光率(2%) NDJ-1型旋转式粘度计mPa.s 2% 20℃ 水溶液
    粘度范围 锭轴号 锭轴转速
    TF-50S 粉状 1.8-2.0 <6 <0.5 ≥80 <100 1 30
    TF-1000S 粉状 1.8-2.0 <6 <0.5 ≥80 800-1200 2 12
    TF-6000S 粉状 1.8-2.0 <6 <0.5 ≥80 4000-7000 3 12
    TF-10000S 粉状 1.8-2.0 <6 <0.5 ≥80 8000-12000 3 6
    TF-15000S 粉状 1.8-2.0 <6 <0.5 ≥80 13000-17000 3 6
    TF-20000S 粉状 1.8-2.0 <6 <0.5 ≥80 18000-24000 4 12
    TF-30000S 粉状 1.8-2.0 <6 <0.5 ≥80 26000-34000 4 12
    TF-40000S 粉状 1.8-2.0 <6 <0.5 ≥80 36000-44000 4 12
    TF-60000S 粉状 1.8-2.0 <6 <0.5 ≥80 55000-65000 4 6
    TF-70000S 粉状 1.8-2.0 <6 <0.5 ≥80 66000-74000 4 6
    TF-80000S 粉状 1.8-2.0 <6 <0.5 ≥80 75000-83000 4 6
    注:

    (1)这里2%水溶液重量是以经干燥后羟乙基纤维素重量计算。

    (2)速溶型产品在牌号后加“S”例如TF-6000S………为TF-6000的速溶产品。订购时请注意。使用无锡三友化工有限公司羟乙基纤维素之优点

    1. 溶液容易调配:

    羟乙基纤维素可用简单搅拌设备即能溶解于热水或冷水中,溶液可直接加入产品中。

    2. 具极好相容性:

    因羟乙基纤维素是非离子化合物,在酸碱度PH值2至12间,亦可安心使用,而且与其它各组分原料如颜料、添加剂、盐类或电解质均有极好的相容性;

    3. 容易施工:

    产品使用了 羟乙基纤维素后,由于它是假性胶体(Pseudo pastic),成品在使用过程中,不会有挂流、起纹等现象。有极好的平流性。

    4. 涂层成膜极佳:

    由于不会降低产品表面张力,因此不会在生产过程中产生不必要的泡沫,同时使用时,亦不会因为泡沫的形成而使成膜产生小孔和针孔等缺陷。

    羟乙基纤维素使用方法

    现在最普遍使用方法有下列三种:

    (一)直接在生产时加入:

    此法最简单、要时短。步聚如下:

    1、在备有高应切搅拌器大桶中加入净水。

    2、开始低速不停地搅拌并慢慢把羟乙基纤维素均匀筛入溶液中。

    3、续搅拌至所有颗粒物湿透。

    4、然后加入防霉剂、各种添加剂。如颜料、分散助剂、氨水等。

    5、搅拌至所有羟乙基纤维素完全溶解(溶液粘度明显增加)才加入配方中其他组份,进行反应。

    (二)配备母液候用:

    此法是先配备浓度较高的母液,然后加入产品中。此法优点是有较大的灵活性,可直接加入成品中,但须适当储存。步骤与方法(一)中之(1— 4)步相似;不同之处是无须高应切搅拌器,只用一些功率足够使羟乙基纤维素保持在溶液中均匀分散的搅拌器即可,继续不停搅拌至完全溶解成粘稠溶液。须注意是:防霉剂必须尽早加入母液中。

    (三)配成粥状物候用:

    由于有机溶解对羟乙基纤维素来说是不良溶剂,因此可用这些有机溶剂来配备粥:吠物。最常用的有机溶剂如乙二醇、丙二醇和成膜剂(如乙二醇 或二乙二醇丁基醋酸酯butYl,carbitolacetate)。冰水亦是不良溶剂,故冰水亦常与有机液体一起,用于配备粥状物。

    粥状物之羟乙基纤维素可直接加入成品中,在粥状时羟乙基纤维素己充分被泡涨,当加入产品中后,便马上溶解,并起增稠作用。加入后仍须不断搅拌直至羟乙基纤维素完全溶解。

    一般粥状物是用六份有机溶剂或冰水与一份羟乙基纤维素混合,约6—30分钟后,羟乙基纤维素便水解并明显发涨。夏季时一般水温度太高,不宜于配备粥状物。

    配备羟乙基纤维素母液注意事项

    由于经表面处理的羟乙基纤维素是粉状或纤维状固体,只要注意下列事项,则很容易操作并使之溶于水中。

    (1)、在加入羟乙基纤维素前和后,均必须不停搅拌,直至溶液完全透明澄清为止。

    (2)、必须慢慢筛入搅拌桶内,均勿大批或把已结成块状和球状和羟乙基纤维素直接加入搅拌桶内。

    (3)、使用高粘度型号羟乙基纤维素时,母液浓度不可高于2.5—3%{重量计),否则母液难于操作。经过后处理的羟乙基纤维素,一般不容易形成块状或球状,亦不会在加入水中后形成难溶球状肢体。

    参考-在乳胶漆中的应用
    (1)参考配方:

    (一) 高质户外乳胶漆(编号 E-1420)高纯丙烯酸乳胶漆和醇酸树脂改性丙烯酸乳胶漆为主。

    颜料色浆(表3)

    成份 纯丙烯酸乳胶漆 醇酸树脂改性乳胶漆
    磅(重) 加仑(体积) 磅(重) 加仑(体积)
    277.0 33.3 227.0 33.3
    羟乙基纤维TF-15000S 4.6 0.4 4.6 0.4
    消泡剂 1.0 0.1 1.0 0.1
    分散助剂 8.5 0.9 8.5 0.9
    三聚磷酸钾(KTTP) 1.0 / 1.0 /
    乙二醇 25.0 2.7 25.0 2.7
    防腐剂 2.0 0.2 2.0 0.2
    TERGITOL NP-10 2.5 0.3 2.5 0.3
    氧化锌 50.0 1.1 50.0 1.1
    二氧化钛(钛白粉) 225.0 6.5 225.0 6.5
    粘土 150.0 7.0 150.0 7.0

    其他成份(表4)

    成份 纯丙烯酸乳胶漆 醇酸树脂改性乳胶漆
    磅(重) 加仑(体积) 磅(重) 加仑(体积)
    表面活性剂 / / 20 0.2
    长油醇酸树脂(已用干剂处理) / / 27.4 3.3
    UCAR丙烯酸乳液515 410.0 44.9 348.0 38.0
    / / 32.5 3.9
    二乙二醇丁醚(Buty1 Carbitol) 15.0 1.9 13.0 1.6
    Mildewcide 2.0 0.2 2.0 0.2
    氢氧化铵,28%水溶液 3.0 0.4 2.0 0.2
    消泡剂 1.0 0.1 1.0 0.1
    总数 1177.6 100.0 1174.5 100.0

    乳胶漆成品性质(表5)

    成 份 纯丙烯酸乳胶漆 醇酸树脂改性乳胶漆
    颜料体积浓度(PVC) 10% 40%
    醇酸树脂改性量 0% 15%
    含固量(以体积算) 36.5% 36.5%
    含固量(以重量算) 54.5% 54.2%
    含固量PH 9.0 9.0
    粘度Stormer(计) 85KU 95KU
    粘度Brusnometer(计) 1.1泊 1.0泊

    (二)楼房户内乳胶漆:(编号I-1258) 以乙烯-丙稀酸乳胶漆为主(表6)

    成 份 纯丙烯酸乳胶漆 磅(重) 醇酸树脂改性乳胶漆 加仑(体积)
    400.0 48.2
    羟乙基纤维素TF-6000S 5.0 0.4
    分散剂 6.0 0.7
    TERGITOL XP-10 2.0 0.2
    乙二醇 15.0 1.6
    二乙二醇丁醚Buty1 Carbitol 10.0 1.3
    消泡剂 4.0 0.5
    防腐剂 0.5
    钛白粉,金刚石型 250.0 7.1
    碳酸钙 125.0 5.5
    粘土 75.0 3.5
    瓷土 50.0 2.1
    UCAR乙烯-丙烯酸乳液366 260.0 28.9
    总数 1202.5 100.0

    乳胶漆成品性质(表7)

    颜料体积浓度(PVC) 55%
    含固量(重量剂) 54%
    每加仑重 12磅
    粘度,Stormer(计) 85至88KU

    (三)户内高光泽乳胶漆:(编号I-1413J)以丙烯酸乳液或乙烯酸乳液为主颜料色浆(表8)

    成份 磅(重) 加仑(体积)
    150.0 18.01
    聚丙二醇 40.0 4.63
    羟乙基纤维素TF-15000S 2.5 0.23
    分散助剂 9.0 0.97
    二乙二醇丁醚醋酸酯 25.0 3.15
    消泡剂 1.0 0.13
    Tergitol NP-40 4.0 0.40
    防腐剂 1.0 0.13
    二氧化钛(钛白粉) 250.0 7.27

    其他成份(表9)

    50.0 6.00
    湿润剂 2.0 0.24
    UCAR丙烯酸乳液503 420.0 45.67
    消泡剂 1.5 0.20
    水或已加适量增稠剂之水 104.0 12.50
    氢氧化铵28%水溶液 3.6 0.45
    总数 1063.6 99.98

    乳胶漆成品性质(表10)

    颜料体积浓度(PVC) 23.0%
    含固量(体积计) 31.6%
    含固量(重量剂) 46.6%
    每加仑重 10.6磅
    粘度,Stormer(计) 85.0K
    成膜光泽度,600角 85

    (2)羟乙基纤维素各粘度型号选择表(表11)

    乳胶漆类型 粘度牌号 在漆中主要功能
    低价乳胶漆 TF-40000S
    TF-30000S
    所需增稠剂量小,减低成本
    一般性室内乳胶漆 TF-6000S
    TF-10000S
    TF-15000S
    平衡漆中各项性能要求如平流性、稳定性、颜色、抗擦损性和悬流性等。
    一般性室外乳胶漆 TF-6000S
    TF-10000S
    TF-15000S
    良好的稳定性,保持颜料悬浮和不容易被雨水侵损。
    全光泽或半光泽乳胶漆 TF-6000S
    TF-10000S
    TF-15000S
    良好的平流性
    凹凸花纹乳胶漆 TF-15000S
    TF-30000S
    形成稳定较大的胶团

    (3)影响乳胶漆粘度因素:

    1.残留在漆中空气小泡含量越多,粘度越高。

    2.漆配方中表面活化剂用量和水用量是否合适。

    3.在合成乳胶时,残留催化剂等氧化物之多少。

    4.漆配方中其他天然增稠剂用量及与羟乙基纤维素用量比例。

    5.在制漆过程中,加入增稠剂步骤是否适当。

    6.因搅拌过度以致在分散时温度过热。

    7.微生物对增稠剂的侵蚀。

    若需以上因素之详情,请与我公司联系。

    (4)羟乙基纤维素在胶乳方面另一重要用途-乳液聚合反应的保护胶体

    在乳胶漆生产过程中,羟乙基纤维素除了作为稳定增稠剂外,在合成胶乳聚合反应中,羟乙基纤维素亦担当一个非常重要的角色-保护胶体(Proteltive Colloid)。

    因为良好的乳胶漆为漆之流变性(Hieology)有特别的要求,使乳胶漆在使用时具有良好之平流性,不至于在干漆成膜表面留下漆帚痕迹。流变性主要与乳胶漆中胶乳颗粒的大小和颗粒分布有关。而颗粒大小和大小的分饰又与胶乳在聚合反应时所使用稳定剂系统和聚合技术有关。

    以羟乙基纤维素作为保护胶体所引发的聚合反应,能产生出品质极为一致的乳胶,不曾因不同批数的胶乳而品质有异。同时胶乳颗粒大小能控制在一个较狭窄的范围内,成为乳液聚合反应不可缺少的重要原料。

    最常使用羟乙基纤维素作为保护胶体的乳液聚合反应包括:

    1.醋酸乙烯及其他共聚单体,如丙烯酸酯,顺丁烯二酸酯,对丁烯二酸酯、乙烯等。

    2.甲基丙烯酸酯及其他共聚单体,如丙烯酸酯、丁二烯等。

    3.苯乙烯-丙烯酸酯共聚、苯乙烯-丁二烯共聚、氯乙烯-丙烯酸酯共聚、丙稀腈-丁二烯共聚。

    有关羟乙基纤维素用于乳液聚合反应的保护胶体方面之详细技术资料,请来无锡三友化工有限公司联系并欢迎咨询。

    注:上述资料和推荐配方仅供用户参考。

    我公司代理销售无锡三友化工有限公司生产的纤维素系列产品,包括羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、木质纤维等,我公司配有专业技术人员可为您在使用的过程中提供最佳技术支持,同时我们从用户的需要出发,做强做精产品,通过诚信的工作态度与您架起长期合作的桥梁。甘肃纤维素专家-兰州恒顺产品畅销甘肃兰州、西藏拉萨、青海西宁等地。

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