常见增稠剂应用种类及作用机理

一、前言

增稠剂为普遍应用的产品，应用领域包含食品、医药、个人保养品、家用清洁用品、涂料及一般工业应用上，添加时可改变产品的流动性及黏度，以利于加工使用，为相当重要的添加剂产品之一。

二、增稠剂之分类及作用

一般增稠剂作用可分为a.可影响产品粘度及切变速率（Shear Rate）的关系曲线，或b.仅改变产品流动曲线之形状等两大类。其种类有无机类增稠剂、纤维素衍生物增稠剂、水溶性高分子合成稠增剂及缔结型增稠剂（Associative Thickener）四大类，分述如下：

1.无机类增稠剂

无机类增稠剂有二氧化矽（Silica）和黏土（Clays）两类。二氧化矽类有熏矽（Fumed Silica）和Precipitated Silica两种，前者主要在氢氧炉上燃烧四氯化矽(SiCl4)生成的矽胶状物之精细白粉末；后者为矽酸钠盐和硫酸反应后，经过滤、干燥、研磨及分级后制得。此类增稠剂具有非常小的分子粒径（Particle Size），因此可提供非常大的表面积，容易在溶液中形成三维空间的网状结构，生成增稠作用。黏土则有Solventborne与Waterborne两类，前者主要是陶土或微结晶高岭石之类的黏土，以化学键形成有机结构而成，后者则为Sodium Lithium Magnesium Silicate。

2.纤维素衍生物增稠剂

纤维素衍生物增稠剂包含：
●羟乙基纤维素（Hydroxyethyl Cellulose，HEC）
●羟丙基纤维素（Hydroxypropyl Cellulose，HPC）
●羟丙基甲基纤维素（Hydroxypropylmethyl Cellulose，HPMC）
●甲基纤维素（Methyl Cellulose，MC）
●羧基甲基纤维素（Carboxymethyl Cellulose，CMC）
●疏水性改质羟乙基纤维素（Hydrophobically Modified Hydroxyethyl Cellulose ，HMHEC）

其增稠机构包含Hydrodynamic volume、Depletion Flocculation、Chain Entanglement三部份，而纤维素衍生物分子量高低则会影响其增稠的效果，高分子量纤维素衍生物增稠剂具有优异的增稠效果，容易造成类似塑化（Pseudoplastics）的效果，在高切变速率时黏度较低；低分子量纤维素衍生物增稠剂对产品的类似塑化性较低，但对水的敏感度较高。

3.水溶性（水可膨润型）高分子合成稠增剂

水溶性高分子合成稠增剂主要为压克力聚合物，有含COO-官能基的压克力聚合物及交联型聚合物两类，此类应用在涂料时具有生产时容易操作、稳定、价格便宜等优点，缺点是对水敏感度高。

4.缔结型增稠剂（Associative Thickener）

缔结型增稠剂主要是经疏水性改质的水溶性聚合物，以HEUR缔结型增稠剂为例，增稠机构主要为Hydrodynamic volume、Network（Hydrophobic Association）、Chain Entanglement三阶段。

HEUR缔结型增稠剂应用在涂料时，会影响其效果之因素包含：涂料乳胶颗粒大小、涂料中共溶剂（Cosolvent）含量、涂料中乳化剂（Surfactant）含量及其他添加剂。

常见缔结型增稠剂之种类(缩写)：

●Hydrophobically Modified Ether Polymers(HMEP，PEPO)
●Hydrophobically Modified Urethane Polymers (HMUP, PEPU, HEUR)
●Hydrophobically Modified Alkali Swellable (Soluble) Polymers (HMASP, HASE)
●Hydrophobically Modified Urethane Alkali Swellable (Soluble) Polymers(HMUASP, HEURASE)
●Hydrophobically Modified Cellulosics Ethers (HMCE, HMHEC, HMEHEC)

HEUR缔结型增稠剂应用于涂料中的优点是(1)增稠效果高。(2)流动更接近牛顿流体。(3)低减切率的黏度较低，平坦化性质较好。(4)高剪切速率的黏度较佳，成膜性好(5)不易生成喷溅的效应。(6)不会被微生物降解。缺点是增稠效果对水性涂料的配方很敏感，包含乳胶颗粒大小、乳化剂、添加剂、Cosolvent