Згушњивач, такође познат као средство за желирање, такође се назива паста или лепак за храну када се користи у храни.Његова главна функција је повећање вискозности система материјала, одржавање система материјала у униформном и стабилном стању суспензије или емулгованог стања, или формирање гела.Средства за згушњавање могу брзо повећати вискозитет производа када се користе.Већина механизама деловања згушњивача је употреба проширења структуре макромолекуларног ланца да би се постигла сврха згушњавања или да се формирају мицеле и вода да би се формирала тродимензионална мрежна структура за згушњавање.Има карактеристике мањег дозирања, брзог старења и добре стабилности, а широко се користи у храни, премазима, лепковима, козметици, детерџентима, штампању и бојењу, истраживању нафте, гуми, медицини и другим пољима.Најранији згушњивач је био природна гума растворљива у води, али је његова примена била ограничена због високе цене због велике дозе и мале количине.Згушњивач друге генерације се назива и згушњивач за емулзију, посебно након појаве згушњивача за емулзију уље-вода, широко се користи у неким индустријским пољима.Међутим, згушњивачи за емулговање морају да користе велику количину керозина, који не само да загађује животну средину, већ представља и безбедносне опасности у производњи и примени.На основу ових проблема, појавили су се синтетички згушњивачи, а посебно се брзо развила припрема и примена синтетичких згушњивача насталих кополимеризацијом водорастворних мономера као што је акрилна киселина и одговарајућа количина умрежених мономера.
Врсте згушњивача и механизам за згушњавање
Постоји много врста згушњивача, који се могу поделити на неорганске и органске полимере, а органски полимери се могу поделити на природне полимере и синтетичке полимере.
Већина природних полимерних згушњивача су полисахариди, који имају дугу историју употребе и многе варијанте, углавном укључујући целулозни етар, гуму арабицу, гуму рогача, гуар гуму, ксантан гуму, хитозан, алгинску киселину натријум и скроб и његове денатурисане производе, итд. Натријум карбоксиметил целулоза (ЦМЦ), етил целулоза (ЕЦ), хидроксиетил целулоза (ХЕЦ), хидроксипропил целулоза (ХПЦ), метил хидроксиетил целулоза (МХЕЦ) у целулозним етарским производима) и метил хидроксипропил целулоза (МХПЦ) су познати као глута индустријски моносодијум , и нашироко се користе у бушењу нафте, грађевинарству, премазима, храни, медицини и дневним хемикалијама.Ова врста згушњивача је углавном направљена од природне полимерне целулозе хемијским деловањем.Зху Гангхуи верује да су натријум карбоксиметил целулоза (ЦМЦ) и хидроксиетил целулоза (ХЕЦ) најшире коришћени производи у производима од целулозног етра.Они су хидроксилне и етерификационе групе анхидроглукозне јединице на целулозном ланцу.(хлорсирћетна киселина или етилен оксид) реакција.Целулозни згушњивачи се згушњавају хидратацијом и ширењем дугих ланаца.Механизам згушњавања је следећи: главни ланац молекула целулозе повезује се са околним молекулима воде кроз водоничне везе, што повећава запремину течности самог полимера, чиме се повећава запремина самог полимера.вискозитет система.Његов водени раствор је нењутновска течност, а његов вискозитет се мења са брзином смицања и нема никакве везе са временом.Вискозност раствора брзо расте са повећањем концентрације и један је од најчешће коришћених згушњивача и реолошких адитива.
Катионска гуар гума је природни кополимер екстрахован из махунарки, који има својства катјонског сурфактанта и полимерне смоле.Његов изглед је светло жути прах, без мириса или благо мириса.Састоји се од 80% полисахарида Д2 манозе и Д2 галактозе са 2∀1 високомолекуларним полимерним саставом.Његов 1% водени раствор има вискозитет од 4000 ~ 5000 мПас.Ксантан гума, такође позната као ксантан гума, је ањонски полимер полисахаридни полимер произведен ферментацијом скроба.Растворљив је у хладној или топлој води, али нерастворљив у општим органским растварачима.Карактеристика ксантан гуме је да може одржавати уједначен вискозитет на температури од 0 ~ 100, а и даље има висок вискозитет при ниској концентрацији и има добру термичку стабилност.), и даље има одличну растворљивост и стабилност, и може бити компатибилан са солима високе концентрације у раствору, и може произвести значајан синергистички ефекат када се користи са згушњивачима полиакрилне киселине.Хитин је природни производ, полимер глукозамина и катјонски згушњивач.
Натријум алгинат (Ц6Х7О8На)н се углавном састоји од натријумове соли алгинске киселине, која се састоји од аЛ мануронске киселине (М јединица) и бД гулуронске киселине (Г јединица) повезаних са 1,4 гликозидних веза и састављена од различитих ГГГМММ фрагмената кополимери.Натријум алгинат је најчешће коришћени згушњивач за штампање текстилних реактивних боја.Штампани текстил има светле шаре, јасне линије, висок принос боја, уједначен принос боја, добру пропустљивост и пластичност.Широко се користи у штампању памука, вуне, свиле, најлона и других тканина.
синтетички полимерни згушњивач
1. Хемијски умрежени синтетички полимерни згушњивач
Синтетички згушњивачи су тренутно најпродаванији и најшири асортиман производа на тржишту.Већина ових згушњивача су микрохемијски умрежени полимери, нерастворљиви у води и могу само да апсорбују воду да би набубрили да би се згуснули.Згушњивач полиакрилне киселине је широко коришћен синтетички згушњивач, а његове методе синтезе укључују емулзиону полимеризацију, инверзну емулзијску полимеризацију и полимеризацију таложења.Овај тип згушњивача је брзо развијен због брзог ефекта згушњавања, ниске цене и мање дозе.Тренутно, овај тип згушњивача је полимеризован са три или више мономера, а главни мономер је углавном мономер растворљив у води, као што је акрилна киселина, малеинска киселина или анхидрид малеинске киселине, метакрилна киселина, акриламид и 2 акриламид.2-метил пропан сулфонат, итд.;други мономер је генерално акрилат или стирен;трећи мономер је мономер са ефектом унакрсног повезивања, као што су Н, Н метиленбисакриламид, бутилен диакрилат естар или дипропилен фталат, итд.
Механизам згушњавања згушњивача полиакрилне киселине има две врсте: згушњавање неутрализације и згушњавање водоничне везе.Неутрализација и згушњавање је неутрализација киселог згушњивача полиакрилне киселине са алкалијом како би се јонизовали његови молекули и генерисали негативни набоји дуж главног ланца полимера, ослањајући се на одбојност између наелектрисања истог пола како би се подстакло истезање молекулског ланца. Отворено да би се формирала мрежа структура за постизање ефекта згушњавања.Згушњавање водоничне везе је да се молекули полиакрилне киселине комбинују са водом да би формирали молекуле хидратације, а затим се комбинују са хидроксил донорима као што су нејонски сурфактанти са 5 или више етокси група.Кроз истополно електростатичко одбијање карбоксилатних јона, формира се молекуларни ланац.Спирално проширење постаје штапићасто, тако да се увијени молекуларни ланци не везују у воденом систему како би формирали мрежну структуру како би се постигао ефекат згушњавања.Различита пХ вредност полимеризације, средство за неутрализацију и молекулска тежина имају велики утицај на ефекат згушњавања система за згушњавање.Поред тога, неоргански електролити могу значајно утицати на ефикасност згушњавања ове врсте згушњивача, моновалентни јони могу само да смање ефикасност згушњавања система, двовалентни или тровалентни јони не само да могу разблажити систем, већ и произвести нерастворљиви талог.Због тога је електролитска отпорност поликарбоксилатних згушњивача веома слаба, што онемогућава примену у областима као што је експлоатација нафте.
У индустријама у којима се згушњивачи најчешће користе, као што су текстил, истраживање нафте и козметика, захтеви за перформансама згушњивача као што су отпорност на електролит и ефикасност згушњавања су веома високи.Згушњивач припремљен полимеризацијом раствора обично има релативно ниску молекулску тежину, што чини ефикасност згушњавања ниском и не може да испуни захтеве неких индустријских процеса.Згушњивачи високе молекуларне тежине могу се добити емулзионом полимеризацијом, инверзном емулзионом полимеризацијом и другим методама полимеризације.Због слабе електролитне отпорности натријумове соли карбоксилне групе, додавање нејонских или катјонских мономера и мономера са јаком отпорношћу на електролит (као што су мономери који садрже групе сулфонске киселине) полимерној компоненти може значајно побољшати вискозитет згушњивача.Отпорност на електролите чини га испуњавањем захтева у индустријским областима као што је терцијарна рекуперација нафте.Од почетка инверзне емулзионе полимеризације 1962. године, полимеризацијом полиакрилне киселине високе молекуларне тежине и полиакриламида доминира инверзна емулзиона полимеризација.Изумио је методу емулзионе кополимеризације азота и полиоксиетилена или његове наизменичне кополимеризације са полиоксипропиленским полимеризованим сурфактантом, средством за умрежавање и мономером акрилне киселине за припрему емулзије полиакрилне киселине као згушњивача, и постигао добар анти-електро ефекат, перформансе.Аријана Бенети и др.користио је метод инверзне емулзионе полимеризације за кополимеризацију акрилне киселине, мономера који садрже групе сулфонске киселине и катјонских мономера за проналазак згушњивача за козметику.Због увођења у структуру згушњивача група сулфонске киселине и кватернарних амонијумових соли са јаком антиелектролитном способношћу, припремљени полимер има одлична својства згушњавања и антиелектролита.Мартиал Пабон и др.користио инверзну емулзиону полимеризацију за кополимеризацију макромономера натријум акрилата, акриламида и изооктилфенол полиоксиетилен метакрилата да би се припремио хидрофобни асоцијацијски згушњивач растворљив у води.Цхарлес А. итд. користио је акрилну киселину и акриламид као комономере да би добио згушњивач високе молекуларне масе полимеризацијом инверзне емулзије.Зхао Јунзи и други су користили полимеризацију раствора и полимеризацију инверзне емулзије да би синтетизовали хидрофобне асоцијације полиакрилатних згушњивача и упоредили процес полимеризације и перформансе производа.Резултати показују да, у поређењу са полимеризацијом у раствору и полимеризацијом инверзне емулзије акрилне киселине и стеарил акрилата, хидрофобни асоцијацијски мономер синтетизован из акрилне киселине и полиоксиетилен етра масног алкохола може бити ефикасно побољшан полимеризацијом инверзне емулзије и кополимеризацијом акрилне киселине.Отпорност згушњивача на електролите.Хе Пинг је разговарао о неколико питања у вези са припремом згушњивача полиакрилне киселине инверзном емулзионом полимеризацијом.У овом раду, амфотерни кополимер је коришћен као стабилизатор, а метиленбисакриламид је коришћен као средство за умрежавање за иницирање амонијум акрилата за инверзну емулзиону полимеризацију да би се припремио згушњивач високих перформанси за штампање пигмента.Проучавани су ефекти различитих стабилизатора, иницијатора, комономера и агенаса за пренос ланца на полимеризацију.Истиче се да се кополимер лаурил метакрилата и акрилне киселине може користити као стабилизатор, а два редокс иницијатора, бензоилдиметиланилин пероксид и натријум терц-бутил хидропероксид метабисулфит, могу и да иницирају полимеризацију и да добију одређени вискозитет.бела пулпа.И верује се да се повећава отпорност на соли амонијум акрилата кополимеризованог са мање од 15% акриламида.
2. Хидрофобни асоцијацијски синтетички полимерни згушњивач
Иако су хемијски умрежени згушњивачи полиакрилне киселине широко коришћени, иако додавање мономера који садрже групе сулфонске киселине у састав згушњивача може побољшати његове антиелектролитне перформансе, још увек постоји много згушњивача овог типа.Дефекти, као што је лоша тиксотропија система за згушњавање, итд. Побољшана метода је увођење мале количине хидрофобних група у његов хидрофилни главни ланац да би се синтетизовали хидрофобни асоцијативни згушњивачи.Хидрофобни асоцијативни згушњивачи су новоразвијени згушњивачи последњих година.У молекуларној структури постоје хидрофилни делови и липофилне групе које показују одређену површинску активност.Асоцијативни згушњивачи имају бољу отпорност на сол од неасоцијативних згушњивача.То је зато што удружење хидрофобних група делимично супротставља тенденцију увијања узроковану ефектом заштите од јона, или стерична баријера узрокована дужим бочним ланцем делимично слаби ефекат заштите од јона.Ефекат асоцијације помаже да се побољша реологија згушњивача, која игра велику улогу у стварном процесу примене.Поред хидрофобних асоцијативних згушњивача са неким структурама пријављеним у литератури, Тиан Датинг ет ал.такође је известио да је хексадецил метакрилат, хидрофобни мономер који садржи дуге ланце, кополимеризован са акрилном киселином да би се припремили асоцијативни згушњивачи састављени од бинарних кополимера.Синтетички згушњивач.Студије су показале да одређена количина умрежених мономера и хидрофобних дуголанчаних мономера може значајно повећати вискозитет.Ефекат хексадецил метакрилата (ХМ) у хидрофобном мономеру је већи од дејства лаурил метакрилата (ЛМ).Перформансе асоцијативних умрежених згушњивача који садрже хидрофобне дуголанчане мономере су боље од неасоцијативних умрежених згушњивача.На основу тога, истраживачка група је такође синтетизовала асоцијативни згушњивач који садржи акрилну киселину/акриламид/хексадецил метакрилат терполимер полимеризацијом инверзне емулзије.Резултати су показали да и хидрофобна повезаност цетил метакрилата и нејонски ефекат пропионамида могу побољшати учинак згушњавања згушњивача.
Хидрофобни асоцијацијски полиуретански згушњивач (ХЕУР) је такође у великој мери развијен последњих година.Његове предности нису лаке за хидролизу, стабилан вискозитет и одличне конструкцијске перформансе у широком спектру примена као што су пХ вредност и температура.Механизам згушњавања полиуретанских згушњивача је углавном због његове посебне полимерне структуре од три блока у облику липофилно-хидрофилно-липофилне, тако да су крајеви ланца липофилне групе (обично алифатичне угљоводоничне групе), а средина је хидрофилна растворљива у води. сегмент (обично полиетилен гликол веће молекуларне тежине).Проучаван је утицај величине хидрофобне крајње групе на ефекат згушњавања ХЕУР-а.Користећи различите методе испитивања, полиетилен гликол са молекулском тежином од 4000 је затворен октанолом, додецил алкохолом и октадецил алкохолом и упоређен са сваком хидрофобном групом.Величина мицела формирана од ХЕУР-а у воденом раствору.Резултати су показали да кратки хидрофобни ланци нису били довољни да ХЕУР формира хидрофобне мицеле и да ефекат згушњавања није био добар.Истовремено, упоређујући стеарил алкохол и полиетилен гликол са завршетком лаурил алкохолом, величина мицела првог је значајно већа од мицела другог, а закључује се да сегмент дугог хидрофобног ланца има бољи ефекат згушњавања.
Главне области примене
Штампање и фарбање текстила
Добар ефекат штампања и квалитет штампања текстила и пигмента у великој мери зависе од перформанси штампарске пасте, а додатак згушњивача игра виталну улогу у његовом учинку.Додавање згушњивача може учинити да штампани производ има висок принос боја, јасан обрис штампе, светлу и пуну боју и побољша пропустљивост и тиксотропију производа.У прошлости се као згушњивач за штампарске пасте углавном користио природни скроб или натријум алгинат.Због потешкоћа у прављењу пасте од природног скроба и високе цене натријум алгината, постепено се замењује акрилним угушћивачима за штампање и бојење.Ањонска полиакрилна киселина има најбољи ефекат згушњавања и тренутно је најчешће коришћени згушњивач, али ова врста згушњивача и даље има недостатке, као што су отпорност електролита, тиксотропија пасте у боји и принос боје током штампања.Просек није идеалан.Побољшани метод је увођење мале количине хидрофобних група у његов хидрофилни главни ланац да би се синтетизовали асоцијативни згушњивачи.Тренутно се штампарски згушњивачи на домаћем тржишту могу поделити на природне згушњиваче, згушњиваче за емулзију и синтетичке згушњиваче према различитим сировинама и методама припреме.Већина, јер његов чврсти садржај може бити већи од 50%, ефекат згушњавања је веома добар.
боја на бази воде
Одговарајуће додавање згушњивача у боју може ефикасно променити карактеристике флуида система боја и учинити га тиксотропним, чиме се боја даје добром стабилношћу при складиштењу и обрадивости.Згушњивач са одличним перформансама може повећати вискозитет премаза током складиштења, инхибирати одвајање премаза и смањити вискозитет током облагања великом брзином, повећати вискозитет премазног филма након премаза и спречити појаву опуштања.Традиционални згушњивачи боја често користе полимере растворљиве у води, као што је високомолекуларна хидроксиетил целулоза.Поред тога, полимерни згушњивачи се такође могу користити за контролу задржавања влаге током процеса премазивања папирних производа.Присуство згушњивача може учинити површину премазаног папира глаткијом и равномернијом.Посебно згушњивач емулзије која бубри (ХАСЕ) има перформансе против прскања и може се користити у комбинацији са другим врстама згушњивача како би се у великој мери смањила храпавост површине премазаног папира.На пример, латекс боја се често сусреће са проблемом одвајања воде током производње, транспорта, складиштења и изградње.Иако се одвајање воде може одложити повећањем вискозитета и дисперзибилности латекс боје, таква подешавања су често ограничена, а што је важније или избором згушњивача и његовим усклађивањем за решавање овог проблема.
екстракција уља
У екстракцији уља, да би се добио висок принос, проводљивост одређене течности (као што је хидраулична снага, итд.) се користи за ломљење слоја флуида.Течност се назива течност за ломљење или течност за ломљење.Сврха ломљења је формирање фрактура одређене величине и проводљивости у формацији, а његов успех је уско повезан са перформансама употребљене течности за ломљење.Течности за ломљење обухватају течности за ломљење на бази воде, течности за ломљење на бази нафте, течности за ломљење на бази алкохола, емулговане течности за ломљење и пенасте течности за ломљење.Међу њима, течност за фрактурисање на бази воде има предности ниске цене и високе безбедности и тренутно се највише користи.Згушњивач је главни адитив у течности за ломљење на бази воде и његов развој је прошао скоро пола века, али је добијање згушњивача течности за ломљење са бољим перформансама одувек био правац истраживања научника у земљи и иностранству.Тренутно се користе многе врсте згушњивача течних полимера за фрактурисање на бази воде, који се могу поделити у две категорије: природни полисахариди и њихови деривати и синтетички полимери.Са сталним развојем технологије екстракције нафте и повећањем потешкоћа у рударству, људи постављају нове и веће захтеве за течност за ломљење.Пошто су прилагодљивији окружењу формирања комплекса од природних полисахарида, синтетички полимерни згушњивачи ће играти већу улогу у ломљењу дубоког бунара на високим температурама.
Дневне хемикалије и храна
Тренутно постоји више од 200 врста згушњивача који се користе у свакодневној хемијској индустрији, углавном укључујући неорганске соли, сурфактанте, полимере растворљиве у води и масне алкохоле/масне киселине.Највише се користе у детерџентима, козметици, пастама за зубе и другим производима.Поред тога, згушњивачи се такође широко користе у прехрамбеној индустрији.Углавном се користе за побољшање и стабилизацију физичких својстава или облика хране, повећање вискозитета хране, давање храни лепљивог и укусног укуса и игра улогу у згушњавању, стабилизацији и хомогенизацији., гел за емулзију, маскирање, арому и заслађивање.Згушњивачи који се користе у прехрамбеној индустрији укључују природне згушњиваче добијене од животиња и биљака, као и синтетичке згушњиваче као што су ЦМЦНа и пропилен гликол алгинат.Поред тога, згушњивачи се такође широко користе у медицини, производњи папира, керамици, преради коже, галванизацији итд.
2.Неоргански згушњивач
Неоргански згушњивачи обухватају две класе ниске молекулске тежине и високе молекулске тежине, а згушњивачи мале молекулске тежине су углавном водени раствори неорганских соли и сурфактаната.Неорганске соли које се тренутно користе углавном укључују натријум хлорид, калијум хлорид, амонијум хлорид, натријум сулфат, натријум фосфат и пентанатријум трифосфат, међу којима натријум хлорид и амонијум хлорид имају боље ефекте згушњавања.Основни принцип је да сурфактанти формирају мицеле у воденом раствору, а присуство електролита повећава број асоцијација мицела, што резултира трансформацијом сферних мицела у штапићасте мицеле, повећавајући отпор кретања, а самим тим и повећавајући вискозност система. .Међутим, када је електролит превелик, то ће утицати на мицеларну структуру, смањити отпор кретања, а самим тим и смањити вискозитет система, што је такозвани ефекат исољавања.
Неоргански згушњивачи велике молекуларне тежине укључују бентонит, атапулгит, алуминијум силикат, сепиолит, хекторит, итд. Међу њима, бентонит има највећу комерцијалну вредност.Главни механизам за згушњавање се састоји од тиксотропних минерала гела који бубре упијајући воду.Ови минерали углавном имају слојевиту структуру или структуру проширене решетке.Када се диспергују у води, јони метала у њој дифундују из ламеларних кристала, бубре са напретком хидратације и коначно се потпуно одвајају од ламеларних кристала и формирају колоидну суспензију.течност.У овом тренутку, површина ламеларног кристала има негативан набој, а његови углови имају малу количину позитивног наелектрисања због појаве површина лома решетке.У разблаженом раствору, негативна наелектрисања на површини су већа од позитивних на угловима, а честице се одбијају без згушњавања.Међутим, са повећањем концентрације електролита, наелектрисање на површини ламела опада, а интеракција између честица се мења од силе одбијања између ламела у привлачну силу између негативних наелектрисања на површини ламела и позитивног наелектрисања. наелектрисања на ивичним угловима.Вертикално умрежени заједно да формирају структуру кућице од карата, узрокујући отицање да произведе гел да би се постигао ефекат згушњавања.У овом тренутку, неоргански гел се раствара у води и формира високо тиксотропни гел.Поред тога, бентонит може да формира водоничне везе у раствору, што је корисно за формирање тродимензионалне мрежне структуре.Процес згушњавања хидратације неорганског гела и формирања кућице картона приказан је на шематском дијаграму 1. Интеркалација полимеризованих мономера у монтморилонит да би се повећао међуслојни размак, а затим ин-ситу интеркална полимеризација између слојева може да произведе органско-неоргански хибрид полимер/монтморилонит. згушњивач.Полимерни ланци могу проћи кроз плоче монтморилонита и формирати полимерну мрежу.По први пут, Казутосхи ет ал.користио монтморилонит на бази натријума као средство за умрежавање за увођење полимерног система и припремио монтморилонит умрежени хидрогел осетљив на температуру.Лиу Хонгиу и др.користио је монтморилонит на бази натријума као средство за умрежавање да би синтетизовао нови тип згушњивача са високим антиелектролитским перформансама и тестирао перформансе згушњавања и анти-НаЦл и друге електролитске перформансе композитног згушњивача.Резултати показују да згушњивач умрежени са На-монтморилонитом има одлична антиелектролитна својства.Поред тога, постоје и неорганска и друга органска једињења згушњивача, као што је синтетички згушњивач који је припремио М.Цхтоуроу и други органски деривати амонијум соли и туниска глина која припада монтморилониту, која има добар ефекат згушњавања.
Време поста: Јан-11-2023