Zagęszczacz, znany również jako środek żelujący, w przypadku stosowania w żywności nazywany jest również pastą lub klejem spożywczym. Jego główną funkcją jest zwiększanie lepkości układu materiałowego, utrzymywanie układu materiałowego w jednolitym i stabilnym stanie zawiesiny lub stanu emulgowanego lub tworzenie żelu. Zagęstniki mogą szybko zwiększyć lepkość produktu podczas stosowania. Większość mechanizmów działania zagęszczaczy polega na wykorzystaniu przedłużenia struktury łańcucha makrocząsteczkowego w celu osiągnięcia celów zagęszczenia lub utworzenia miceli i wody w celu utworzenia trójwymiarowej struktury sieciowej w celu zagęszczenia. Charakteryzuje się mniejszym dawkowaniem, szybkim starzeniem i dobrą stabilnością i jest szeroko stosowany w żywności, powłokach, klejach, kosmetykach, detergentach, drukowaniu i farbiarstwie, poszukiwaniach ropy naftowej, gumie, medycynie i innych dziedzinach. Najwcześniejszym zagęszczaczem był rozpuszczalny w wodzie kauczuk naturalny, ale jego zastosowanie było ograniczone ze względu na wysoką cenę ze względu na duże dawki i małą wydajność. Zagęszczacz drugiej generacji nazywany jest również zagęszczaczem emulgującym, zwłaszcza po pojawieniu się zagęszczacza emulgującego olejowo-wodnego, był szeroko stosowany w niektórych dziedzinach przemysłu. Jednak w przypadku zagęszczaczy emulgujących konieczne jest użycie dużej ilości nafty, co nie tylko zanieczyszcza środowisko, ale także stwarza zagrożenie dla bezpieczeństwa podczas produkcji i stosowania. W oparciu o te problemy wynaleziono syntetyczne zagęszczacze, zwłaszcza szybko opracowano wytwarzanie i stosowanie syntetycznych zagęszczaczy powstałych w wyniku kopolimeryzacji monomerów rozpuszczalnych w wodzie, takich jak kwas akrylowy, z odpowiednią ilością monomerów sieciujących.
Rodzaje zagęszczaczy i mechanizm zagęszczania
Istnieje wiele rodzajów zagęstników, które można podzielić na polimery nieorganiczne i organiczne, natomiast polimery organiczne można podzielić na polimery naturalne i polimery syntetyczne.
Większość naturalnych zagęszczaczy polimerowych to polisacharydy, które mają długą historię stosowania i wiele odmian, w tym głównie eter celulozy, guma arabska, guma karobowa, guma guar, guma ksantanowa, chitozan, kwas alginowy, sód i skrobia oraz jej produkty denaturowane itp. Karboksymetyloceluloza sodowa (CMC), etyloceluloza (EC), hydroksyetyloceluloza (HEC), hydroksypropyloceluloza (HPC), metylohydroksyetyloceluloza (MHEC) w produktach eterowych celulozy) i metylohydroksypropyloceluloza (MHPC) są znane jako przemysłowy glutaminian sodu i są szeroko stosowane w odwiertach naftowych, budownictwie, powłokach, żywności, medycynie i codziennych chemikaliach. Ten rodzaj zagęszczacza wytwarzany jest głównie z naturalnej celulozy polimerowej w wyniku działania chemicznego. Zhu Ganghui uważa, że karboksymetyloceluloza sodowa (CMC) i hydroksyetyloceluloza (HEC) to najczęściej stosowane produkty w produktach na bazie eteru celulozy. Są to grupy hydroksylowe i eteryfikacyjne jednostki anhydroglukozy w łańcuchu celulozy. Reakcja (kwasu chlorooctowego lub tlenku etylenu). Zagęszczacze celulozowe zagęszczają się w wyniku hydratacji i rozszerzania długich łańcuchów. Mechanizm zagęszczania jest następujący: główny łańcuch cząsteczek celulozy łączy się z otaczającymi cząsteczkami wody poprzez wiązania wodorowe, co zwiększa objętość płynu samego polimeru, zwiększając w ten sposób objętość samego polimeru. lepkość układu. Jego wodny roztwór jest płynem nienewtonowskim, a jego lepkość zmienia się wraz z szybkością ścinania i nie ma nic wspólnego z czasem. Lepkość roztworu szybko wzrasta wraz ze wzrostem stężenia i jest jednym z najczęściej stosowanych zagęszczaczy i dodatków reologicznych.
Kationowa guma guar to naturalny kopolimer ekstrahowany z roślin strączkowych, posiadający właściwości kationowego środka powierzchniowo czynnego i żywicy polimerowej. Jego wygląd to jasnożółty proszek, bezwonny lub lekko pachnący. Składa się z 80% polisacharydu D2 mannozy i D2 galaktozy z wysokocząsteczkowym polimerem 2∀1. Jego 1% roztwór wodny ma lepkość 4000 ~ 5000 mPas. Guma ksantanowa, znana również jako guma ksantanowa, jest anionowym polimerem polisacharydowym wytwarzanym w wyniku fermentacji skrobi. Jest rozpuszczalny w zimnej lub gorącej wodzie, ale nierozpuszczalny w ogólnych rozpuszczalnikach organicznych. Cechą gumy ksantanowej jest to, że może ona utrzymać jednolitą lepkość w temperaturze 0 ~ 100°C, a mimo to ma wysoką lepkość przy niskim stężeniu i ma dobrą stabilność termiczną. ), nadal ma doskonałą rozpuszczalność i stabilność i może być kompatybilny z solami o wysokim stężeniu w roztworze i może dawać znaczący efekt synergistyczny, gdy jest stosowany z zagęstnikami na bazie kwasu poliakrylowego. Chityna jest produktem naturalnym, polimerem glukozaminy i kationowym zagęszczaczem.
Alginian sodu (C6H7O8Na)n składa się głównie z soli sodowej kwasu alginowego, który składa się z kwasu mannuronowego aL (jednostka M) i kwasu guluronowego bD (jednostka G) połączonych wiązaniami 1,4-glikozydowymi i złożonej z różnych fragmentów GGGMMM kopolimery. Alginian sodu jest najczęściej stosowanym zagęszczaczem do drukowania barwników reaktywnych na tekstyliach. Drukowane tekstylia mają jasne wzory, wyraźne linie, wysoką wydajność kolorów, jednolitą wydajność kolorów, dobrą przepuszczalność i plastyczność. Jest szeroko stosowany w drukowaniu bawełny, wełny, jedwabiu, nylonu i innych tkanin.
syntetyczny zagęszczacz polimerowy
1. Sieciujący chemicznie zagęszczacz polimerowy syntetyczny
Zagęszczacze syntetyczne są obecnie najchętniej sprzedawanym i najszerszym asortymentem produktów na rynku. Większość z tych zagęszczaczy to polimery usieciowane mikrochemicznie, nierozpuszczalne w wodzie i mogą jedynie absorbować wodę, pęczniejąc i zagęszczając. Zagęszczacz kwasu poliakrylowego jest szeroko stosowanym syntetycznym zagęszczaczem, a metody jego syntezy obejmują polimeryzację emulsyjną, odwrotną polimeryzację emulsyjną i polimeryzację strącającą. Ten rodzaj zagęszczacza został szybko opracowany ze względu na jego szybki efekt zagęszczający, niski koszt i mniejsze dawki. Obecnie ten typ zagęszczacza jest polimeryzowany przez trzy lub więcej monomerów, a głównym monomerem jest na ogół monomer rozpuszczalny w wodzie, taki jak kwas akrylowy, kwas maleinowy lub bezwodnik maleinowy, kwas metakrylowy, akryloamid i 2-akryloamid. 2-metylopropanosulfonian itp.; drugim monomerem jest zazwyczaj akrylan lub styren; trzeci monomer to monomer o działaniu sieciującym, taki jak N, N-metylenobisakryloamid, ester diakrylanu butylenu lub ftalan dipropylenu itp.
Mechanizm zagęszczania zagęszczacza kwasu poliakrylowego ma dwa rodzaje: zagęszczanie neutralizujące i zagęszczanie wiązaniami wodorowymi. Neutralizacja i zagęszczanie polega na zneutralizowaniu kwaśnego zagęszczacza na bazie kwasu poliakrylowego zasadą w celu zjonizowania jego cząsteczek i wygenerowania ładunków ujemnych wzdłuż głównego łańcucha polimeru, w oparciu o odpychanie pomiędzy ładunkami tej samej płci, co sprzyja rozciąganiu łańcucha molekularnego. Otwórz, tworząc sieć strukturę, aby uzyskać efekt zagęszczenia. Zagęszczanie wiązań wodorowych polega na tym, że cząsteczki kwasu poliakrylowego łączą się z wodą, tworząc cząsteczki hydratacyjne, a następnie łączą się z donorami hydroksylu, takimi jak niejonowe środki powierzchniowo czynne z 5 lub więcej grupami etoksylowymi. W wyniku elektrostatycznego odpychania jonów karboksylanowych tej samej płci powstaje łańcuch molekularny. Spiralne przedłużenie staje się podobne do pręcika, tak że zwinięte łańcuchy molekularne rozwiązują się w układzie wodnym, tworząc strukturę sieciową, aby uzyskać efekt zagęszczania. Różna wartość pH polimeryzacji, środek neutralizujący i masa cząsteczkowa mają duży wpływ na efekt zagęszczania układu zagęszczającego. Ponadto elektrolity nieorganiczne mogą znacząco wpływać na skuteczność zagęszczania tego typu zagęszczacza, jony jednowartościowe mogą jedynie zmniejszać skuteczność zagęszczania układu, jony dwuwartościowe lub trójwartościowe mogą nie tylko rozrzedzać układ, ale także wytwarzać nierozpuszczalny osad. Dlatego odporność elektrolitowa zagęszczaczy polikarboksylanowych jest bardzo słaba, co uniemożliwia ich zastosowanie w dziedzinach takich jak wydobycie ropy.
W branżach, w których zagęstniki są najczęściej stosowane, takich jak tekstylia, wydobycie ropy naftowej i kosmetyki, wymagania dotyczące wydajności zagęszczaczy, takie jak odporność na elektrolit i wydajność zagęszczania, są bardzo wysokie. Zagęstnik wytwarzany metodą polimeryzacji w roztworze ma zwykle stosunkowo niską masę cząsteczkową, co powoduje, że wydajność zagęszczania jest niska i nie może spełnić wymagań niektórych procesów przemysłowych. Zagęszczacze o dużej masie cząsteczkowej można otrzymać metodą polimeryzacji emulsyjnej, odwrotnej polimeryzacji emulsyjnej i innymi metodami polimeryzacji. Ze względu na słabą odporność elektrolitową soli sodowej grupy karboksylowej, dodanie do składnika polimerowego niejonowych lub kationowych monomerów oraz monomerów o dużej odporności na elektrolit (takich jak monomery zawierające grupy kwasu sulfonowego) może znacznie poprawić lepkość zagęszczacza. Odporność na elektrolity sprawia, że spełnia wymagania w dziedzinach przemysłowych takich jak odzyskiwanie olejów trzeciorzędowych. Od czasu rozpoczęcia odwrotnej polimeryzacji emulsyjnej w 1962 r., polimeryzacja kwasu poliakrylowego i poliakryloamidu o dużej masie cząsteczkowej jest zdominowana przez odwrotną polimeryzację emulsyjną. Wynalazł metodę kopolimeryzacji emulsyjnej zawierającej azot i polioksyetylenu lub jej naprzemiennej kopolimeryzacji z polimeryzowanym polioksypropylenem środkiem powierzchniowo czynnym, środkiem sieciującym i monomerem kwasu akrylowego w celu wytworzenia emulsji kwasu poliakrylowego jako zagęszczacza i uzyskał dobry efekt zagęszczający i ma dobry antyelektrolit wydajność. Arianna Benetti i in. wykorzystał metodę odwróconej polimeryzacji emulsyjnej do kopolimeryzacji kwasu akrylowego, monomerów zawierających grupy kwasu sulfonowego i monomerów kationowych, aby wynaleźć zagęszczacz do kosmetyków. Dzięki wprowadzeniu do struktury zagęszczacza grup kwasu sulfonowego oraz czwartorzędowych soli amoniowych o silnych właściwościach antyelektrolitowych, przygotowany polimer posiada doskonałe właściwości zagęszczające i antyelektrolitowe. Martial Pabon i in. zastosował odwrotną polimeryzację emulsyjną do kopolimeryzacji akrylanu sodu, akryloamidu i makromonomerów polioksyetylenometakrylanu izooktylofenolu w celu wytworzenia rozpuszczalnego w wodzie zagęszczacza o asocjacji hydrofobowej. Charles A. itp. zastosował kwas akrylowy i akryloamid jako komonomery w celu otrzymania zagęszczacza o wysokiej masie cząsteczkowej metodą odwrotnej polimeryzacji emulsyjnej. Zhao Junzi i inni wykorzystali polimeryzację w roztworze i odwrotną polimeryzację emulsyjną do syntezy zagęszczaczy poliakrylanowych z asocjacją hydrofobową oraz porównali proces polimeryzacji i wydajność produktu. Wyniki pokazują, że w porównaniu z polimeryzacją w roztworze i odwrotną polimeryzacją emulsyjną kwasu akrylowego i akrylanu stearylu, hydrofobowy monomer asocjacyjny syntetyzowany z kwasu akrylowego i eteru polioksyetylenowego alkoholu tłuszczowego można skutecznie ulepszyć poprzez odwrotną polimeryzację emulsyjną i kopolimeryzację kwasu akrylowego. Odporność elektrolitowa zagęstników. Ping omówił kilka zagadnień związanych z wytwarzaniem zagęszczacza na bazie kwasu poliakrylowego metodą odwrotnej polimeryzacji emulsyjnej. W tej pracy kopolimer amfoteryczny zastosowano jako stabilizator, a metylenobisakryloamid jako środek sieciujący w celu zainicjowania akrylanu amonu do odwrotnej polimeryzacji emulsyjnej w celu przygotowania wysokowydajnego zagęszczacza do druku pigmentowego. Badano wpływ różnych stabilizatorów, inicjatorów, komonomerów i środków przenoszących łańcuch na polimeryzację. Wskazuje się, że kopolimer metakrylanu laurylu i kwasu akrylowego można stosować jako stabilizator, a dwa inicjatory redoks, nadtlenek benzoilodimetyloaniliny i pirosiarczyn wodoronadtlenku tert-butylu sodu, mogą zarówno inicjować polimeryzację, jak i uzyskać określoną lepkość. biała miazga. Uważa się, że zwiększa się odporność na sól akrylanu amonu kopolimeryzowanego z mniej niż 15% akrylamidem.
2. Zagęszczacz na bazie polimerów syntetycznych o asocjacji hydrofobowej
Chociaż chemicznie usieciowane zagęstniki na bazie kwasu poliakrylowego są szeroko stosowane, chociaż dodatek monomerów zawierających grupy kwasu sulfonowego do kompozycji zagęszczacza może poprawić jego działanie antyelektrolitowe, nadal istnieje wiele zagęstników tego typu. Wady, takie jak słaba tiksotropia układu zagęszczającego itp. Ulepszona metoda polega na wprowadzeniu niewielkiej ilości grup hydrofobowych do jego hydrofilowego łańcucha głównego w celu syntezy hydrofobowych zagęszczaczy asocjacyjnych. Hydrofobowe zagęszczacze asocjacyjne są nowo opracowanymi w ostatnich latach zagęszczaczami. W strukturze molekularnej występują części hydrofilowe i grupy lipofilowe, wykazujące pewną aktywność powierzchniową. Zagęszczacze asocjacyjne mają lepszą odporność na sól niż zagęszczacze nieskojarzone. Dzieje się tak dlatego, że połączenie grup hydrofobowych częściowo przeciwdziała tendencji do zwijania się spowodowanej efektem osłony jonowej lub bariera steryczna spowodowana dłuższym łańcuchem bocznym częściowo osłabia efekt osłony jonowej. Efekt asocjacji pozwala na poprawę reologii zagęszczacza, co odgrywa ogromną rolę w samym procesie aplikacji. Oprócz hydrofobowych zagęszczaczy asocjacyjnych o pewnych strukturach opisanych w literaturze, Tian Dating i in. donieśli również, że metakrylan heksadecylu, hydrofobowy monomer zawierający długie łańcuchy, poddano kopolimeryzacji z kwasem akrylowym w celu wytworzenia asocjacyjnych zagęszczaczy składających się z kopolimerów binarnych. Zagęszczacz syntetyczny. Badania wykazały, że pewna ilość monomerów sieciujących oraz hydrofobowych monomerów długołańcuchowych może znacznie zwiększyć lepkość. Wpływ metakrylanu heksadecylu (HM) w monomerze hydrofobowym jest większy niż metakrylanu laurylu (LM). Działanie asocjatywnych usieciowanych zagęszczaczy zawierających hydrofobowe monomery o długim łańcuchu jest lepsze niż nieasocjacyjnych zagęszczaczy usieciowanych. Na tej podstawie grupa badawcza zsyntetyzowała także zagęszczacz asocjacyjny zawierający terpolimer kwas akrylowy/akryloamid/metakrylan heksadecylu metodą odwrotnej polimeryzacji emulsyjnej. Wyniki wykazały, że zarówno hydrofobowe połączenie metakrylanu cetylu, jak i niejonowe działanie propionamidu mogą poprawić skuteczność zagęszczania zagęszczacza.
W ostatnich latach znacznie rozwinięto także hydrofobowy zagęszczacz poliuretanowy (HEUR). Jego zalety to niełatwa hydroliza, stabilna lepkość i doskonałe właściwości konstrukcyjne w szerokim zakresie zastosowań, takich jak wartość pH i temperatura. Mechanizm zagęszczania zagęstników poliuretanowych wynika głównie z ich specjalnej trójblokowej struktury polimerowej w postaci lipofilowo-hydrofilowo-lipofilowej, tak że końce łańcucha stanowią grupy lipofilowe (zwykle alifatyczne grupy węglowodorowe), a środek to rozpuszczalny w wodzie hydrofilowy segment (zwykle glikol polietylenowy o wyższej masie cząsteczkowej). Badano wpływ wielkości hydrofobowych grup końcowych na efekt zagęszczania HEUR. Stosując różne metody badawcze, glikol polietylenowy o masie cząsteczkowej 4000 zamknięto oktanolem, alkoholem dodecylowym i alkoholem oktadecylowym i porównano z każdą grupą hydrofobową. Rozmiar miceli utworzony przez HEUR w roztworze wodnym. Wyniki wykazały, że krótkie łańcuchy hydrofobowe nie wystarczały, aby HEUR utworzył hydrofobowe micele, a efekt zagęszczania nie był dobry. Jednocześnie porównując alkohol stearylowy i glikol polietylenowy zakończony alkoholem laurylowym, wielkość miceli tego pierwszego jest znacznie większa niż drugiego, co pozwala stwierdzić, że długi odcinek łańcucha hydrofobowego ma lepszy efekt zagęszczający.
Główne obszary zastosowań
Drukowanie i barwienie tekstyliów
Dobry efekt druku oraz jakość druku tekstylnego i pigmentowego zależą w dużej mierze od wydajności pasty drukarskiej, a dodatek zagęszczacza odgrywa kluczową rolę w jej działaniu. Dodanie zagęszczacza może sprawić, że drukowany produkt będzie miał wysoką wydajność kolorów, wyraźny kontur druku, jasne i pełne kolory oraz poprawi przepuszczalność i tiksotropię produktu. W przeszłości jako zagęstnik do past drukarskich stosowano głównie skrobię naturalną lub alginian sodu. Ze względu na trudność w wykonaniu pasty ze skrobi naturalnej oraz wysoką cenę alginianu sodu, stopniowo wypierana jest ona przez akrylowe zagęstniki drukarskie i barwiące. Anionowy kwas poliakrylowy ma najlepsze działanie zagęszczające i jest obecnie najczęściej stosowanym zagęszczaczem, jednak ten rodzaj zagęszczacza nadal ma wady, takie jak odporność na elektrolit, tiksotropia pasty barwnej i wydajność koloru podczas drukowania. Średnia nie jest idealna. Ulepszona metoda polega na wprowadzeniu niewielkiej ilości grup hydrofobowych do jego hydrofilowego łańcucha głównego w celu syntezy asocjacyjnych zagęszczaczy. Obecnie zagęstniki drukarskie na rynku krajowym można podzielić na zagęszczacze naturalne, zagęszczacze emulgujące i zagęszczacze syntetyczne, według różnych surowców i metod przygotowania. Większość, ponieważ zawartość substancji stałych może przekraczać 50%, efekt zagęszczania jest bardzo dobry.
farba na bazie wody
Odpowiednie dodanie zagęstników do farby może skutecznie zmienić właściwości płynne systemu malarskiego i nadać mu tiksotropowość, nadając farbie dobrą stabilność podczas przechowywania i urabialność. Zagęszczacz o doskonałej wydajności może zwiększyć lepkość powłoki podczas przechowywania, hamować oddzielanie się powłoki i zmniejszać lepkość podczas powlekania z dużą prędkością, zwiększać lepkość powłoki po powlekaniu i zapobiegać występowaniu ugięcia. Tradycyjne zagęszczacze do farb często wykorzystują polimery rozpuszczalne w wodzie, takie jak wielkocząsteczkowa hydroksyetyloceluloza. Ponadto zagęszczacze polimerowe można również stosować do kontrolowania zatrzymywania wilgoci podczas procesu powlekania produktów papierowych. Obecność zagęszczaczy może sprawić, że powierzchnia papieru powlekanego będzie gładsza i bardziej jednolita. Szczególnie zagęszczacz w postaci pęczniejącej emulsji (HASE) ma działanie zapobiegające rozpryskiwaniu i może być stosowany w połączeniu z innymi rodzajami zagęszczaczy, aby znacznie zmniejszyć chropowatość powierzchni powlekanego papieru. Na przykład farba lateksowa często napotyka problem oddzielania wody podczas produkcji, transportu, przechowywania i budowy. Chociaż separację wody można opóźnić poprzez zwiększenie lepkości i dyspergowalności farby lateksowej, takie regulacje są często ograniczone, a co ważniejsze lub poprzez wybór zagęszczacza i jego dopasowanie w celu rozwiązania tego problemu.
ekstrakcja oleju
W ekstrakcji ropy naftowej, aby uzyskać wysoką wydajność, przewodnictwo określonej cieczy (takiej jak energia hydrauliczna itp.) jest wykorzystywane do rozbicia warstwy płynu. Ciecz nazywana jest płynem szczelinującym lub płynem szczelinującym. Celem szczelinowania jest utworzenie szczelin o określonej wielkości i przewodności w formacji, a jego powodzenie jest ściśle powiązane z wydajnością użytego płynu szczelinującego. Płyny szczelinujące obejmują płyny szczelinujące na bazie wody, płyny szczelinujące na bazie oleju, płyny szczelinujące na bazie alkoholu, emulgowane płyny szczelinujące i piankowe płyny szczelinujące. Wśród nich wodny płyn szczelinujący ma zalety niskiego kosztu i wysokiego bezpieczeństwa i jest obecnie najczęściej stosowany. Zagęszczacz jest głównym dodatkiem do wodnego płynu szczelinującego, a jego rozwój trwał prawie pół wieku, ale uzyskanie zagęszczacza płynu szczelinującego o lepszych parametrach zawsze było kierunkiem badań naukowców w kraju i za granicą. Obecnie stosowanych jest wiele rodzajów wodnych zagęszczaczy polimerowych w postaci płynu szczelinującego, które można podzielić na dwie kategorie: naturalne polisacharydy i ich pochodne oraz polimery syntetyczne. Wraz z ciągłym rozwojem technologii wydobycia ropy naftowej i wzrostem trudności wydobycia, ludzie stawiają coraz to nowsze i wyższe wymagania dotyczące płynu szczelinującego. Ponieważ lepiej przystosowują się do złożonych środowisk formacji niż naturalne polisacharydy, syntetyczne zagęszczacze polimerowe będą odgrywać większą rolę w wysokotemperaturowym szczelinowaniu głębokich odwiertów.
Codzienne chemikalia i żywność
Obecnie w codziennym przemyśle chemicznym stosuje się ponad 200 rodzajów zagęstników, obejmujących głównie sole nieorganiczne, środki powierzchniowo czynne, polimery rozpuszczalne w wodzie oraz alkohole/kwasy tłuszczowe. Stosowane są najczęściej w detergentach, kosmetykach, pastach do zębów i innych produktach. Ponadto zagęszczacze znajdują szerokie zastosowanie również w przemyśle spożywczym. Stosowane są głównie w celu poprawy i stabilizacji właściwości fizycznych lub postaci żywności, zwiększenia lepkości żywności, nadawania żywności lepkiego i pysznego smaku oraz odgrywają rolę w zagęszczaniu, stabilizowaniu i homogenizowaniu. , żel emulgujący, maskujący, aromatyzujący i słodzący. Zagęszczacze stosowane w przemyśle spożywczym obejmują zagęszczacze naturalne pozyskiwane ze zwierząt i roślin, a także zagęszczacze syntetyczne, takie jak CMCNa i alginian glikolu propylenowego. Ponadto zagęszczacze znalazły również szerokie zastosowanie w medycynie, papiernictwie, ceramice, obróbce skóry, galwanizacji itp.
2.Nieorganiczny zagęszczacz
Zagęszczacze nieorganiczne obejmują dwie klasy o niskiej masie cząsteczkowej i o wysokiej masie cząsteczkowej, natomiast zagęszczacze o niskiej masie cząsteczkowej to głównie wodne roztwory soli nieorganicznych i środków powierzchniowo czynnych. Do obecnie stosowanych soli nieorganicznych zalicza się głównie chlorek sodu, chlorek potasu, chlorek amonu, siarczan sodu, fosforan sodu i trifosforan pięciosodowy, spośród których chlorek sodu i chlorek amonu mają lepsze działanie zagęszczające. Podstawową zasadą jest to, że surfaktanty w roztworze wodnym tworzą micele, a obecność elektrolitów zwiększa liczbę asocjacji miceli, co skutkuje przekształceniem miceli kulistych w micele w kształcie pręcika, zwiększając opór ruchu, a tym samym zwiększając lepkość układu . Jednakże, gdy elektrolitu będzie za dużo, będzie to miało wpływ na strukturę micelarną, zmniejszy opory ruchu, a co za tym idzie, zmniejszy lepkość układu, co jest tzw. efektem wysolenia.
Do nieorganicznych zagęszczaczy o wysokiej masie cząsteczkowej zalicza się bentonit, atapulgit, krzemian glinu, sepiolit, hektoryt itp. Spośród nich największą wartość handlową ma bentonit. Głównym mechanizmem zagęszczającym są tiksotropowe minerały żelowe, które pęcznieją w wyniku absorpcji wody. Minerały te mają na ogół strukturę warstwową lub rozszerzoną strukturę sieciową. Po zdyspergowaniu w wodzie zawarte w nim jony metali dyfundują z kryształów lamelarnych, pęcznieją wraz z postępem hydratacji i ostatecznie całkowicie oddzielają się od kryształów lamelarnych, tworząc zawiesinę koloidalną. płyn. W tym czasie powierzchnia kryształu lamelarnego ma ładunek ujemny, a jego rogi mają niewielką ilość ładunku dodatniego ze względu na pojawienie się powierzchni pęknięć sieci. W rozcieńczonym roztworze ładunki ujemne na powierzchni są większe niż ładunki dodatnie na rogach, a cząstki odpychają się bez zagęszczania. Jednakże wraz ze wzrostem stężenia elektrolitu ładunek na powierzchni płytek maleje, a oddziaływanie między cząstkami zmienia się z siły odpychania między płytkami na siłę przyciągania pomiędzy ładunkami ujemnymi na powierzchni płytek i dodatnim ładunki w rogach krawędzi. Usieciowane pionowo, tworząc strukturę domku z kart, powodując pęcznienie, w wyniku czego powstaje żel zapewniający efekt zagęszczenia. W tym czasie nieorganiczny żel rozpuszcza się w wodzie, tworząc silnie tiksotropowy żel. Ponadto bentonit może tworzyć w roztworze wiązania wodorowe, co korzystnie wpływa na tworzenie trójwymiarowej struktury sieciowej. Proces zagęszczania hydratacji żelu nieorganicznego i tworzenia się kartonu przedstawiono na schemacie 1. Interkalacja spolimeryzowanych monomerów do montmorylonitu w celu zwiększenia odstępów międzywarstwowych, a następnie polimeryzacja interkalacyjna in situ pomiędzy warstwami może wytworzyć hybrydę organiczno-nieorganiczną polimer/montmorylonit zagęszczacz. Łańcuchy polimerowe mogą przechodzić przez arkusze montmorylonitu, tworząc sieć polimerową. Po raz pierwszy Kazutoshi i wsp. zastosowali montmorylonit na bazie sodu jako środek sieciujący do wprowadzenia układu polimerowego i przygotowali wrażliwy na temperaturę hydrożel usieciowany montmorylonitem. Liu Hongyu i in. wykorzystali montmorylonit na bazie sodu jako środek sieciujący do syntezy nowego typu zagęszczacza o wysokich właściwościach antyelektrolitowych oraz przetestowali skuteczność zagęszczania oraz skuteczność kompozytowego zagęszczacza w stosunku do NaCl i innych elektrolitów. Wyniki pokazują, że zagęszczacz usieciowany Na-montmorylonitem ma doskonałe właściwości antyelektrolitowe. Oprócz tego istnieją również zagęszczacze nieorganiczne i inne związki organiczne, takie jak zagęszczacz syntetyczny przygotowany przez M.Chtourou i inne organiczne pochodne soli amonowych oraz glinka tunezyjska należąca do montmorylonitu, która ma dobre działanie zagęszczające.
Czas publikacji: 11 stycznia 2023 r