สารทำให้เซลลูโลสข้นคืออะไร?

สารเพิ่มความข้นหรือที่เรียกว่าสารก่อเจล เรียกอีกอย่างว่ากาวหรือกาวสำหรับอาหารเมื่อใช้กับอาหาร หน้าที่หลักคือการเพิ่มความหนืดของระบบวัสดุ รักษาระบบวัสดุให้อยู่ในสถานะแขวนลอยที่สม่ำเสมอและเสถียรหรือสถานะอิมัลชัน หรือก่อตัวเป็นเจล สารเพิ่มความหนาสามารถเพิ่มความหนืดของผลิตภัณฑ์ได้อย่างรวดเร็วเมื่อใช้ กลไกการออกฤทธิ์ส่วนใหญ่ของสารเพิ่มความหนาคือการใช้ส่วนขยายโครงสร้างลูกโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการเพิ่มความหนา หรือสร้างไมเซลล์และน้ำเพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่ายสามมิติเพื่อให้ข้นขึ้น มีลักษณะของปริมาณน้อย แก่เร็ว และมีเสถียรภาพที่ดี และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอาหาร สารเคลือบ กาว เครื่องสำอาง ผงซักฟอก การพิมพ์และการย้อมสี การสำรวจน้ำมัน ยาง ยา และสาขาอื่น ๆ สารเพิ่มความข้นแรกสุดคือยางธรรมชาติที่ละลายน้ำได้ แต่การใช้งานมีจำกัดเนื่องจากมีราคาสูงเนื่องจากมีปริมาณมากและผลผลิตต่ำ สารทำให้ข้นรุ่นที่สองเรียกอีกอย่างว่าสารทำให้ข้นอิมัลซิฟิเคชั่นโดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากการเกิดขึ้นของสารทำให้ข้นอิมัลซิฟิเคชั่นน้ำมันและน้ำมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเขตอุตสาหกรรมบางแห่ง อย่างไรก็ตาม สารทำให้ข้นขึ้นแบบอิมัลชันจำเป็นต้องใช้น้ำมันก๊าดจำนวนมาก ซึ่งไม่เพียงแต่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม แต่ยังก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัยในการผลิตและการใช้งานอีกด้วย จากปัญหาเหล่านี้ สารเพิ่มความหนาสังเคราะห์ได้เกิดขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเตรียมและการใช้สารเพิ่มความหนาสังเคราะห์ที่เกิดจากโคพอลิเมอไรเซชันของโมโนเมอร์ที่ละลายน้ำได้ เช่น กรดอะคริลิก และโมโนเมอร์เชื่อมโยงข้ามในปริมาณที่เหมาะสม ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว

ประเภทของสารเพิ่มความหนาและกลไกการทำให้หนาขึ้น

สารเพิ่มความหนามีหลายประเภทซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นโพลีเมอร์อนินทรีย์และอินทรีย์ และโพลีเมอร์อินทรีย์สามารถแบ่งออกเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติและโพลีเมอร์สังเคราะห์

1.เซลลูโลสสารเพิ่มความข้น

สารเพิ่มความข้นโพลีเมอร์ตามธรรมชาติส่วนใหญ่เป็นโพลีแซ็กคาไรด์ซึ่งมีประวัติการใช้งานมายาวนานและมีหลายพันธุ์ ส่วนใหญ่ได้แก่ เซลลูโลสอีเทอร์, กัมอาราบิก, แครอบกัม, กัวกัม, แซนแทนกัม, ไคโตซาน, กรดอัลจินิก โซเดียมและแป้ง และผลิตภัณฑ์แปรสภาพ ฯลฯ โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC), เอทิลเซลลูโลส (EC), ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (HEC), ไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส (HPC), เมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (MHEC) ในผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเทอร์) และเมทิลไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส (MHPC) เรียกว่าโมโนโซเดียมกลูตาเมตอุตสาหกรรม และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการขุดเจาะน้ำมัน การก่อสร้าง สารเคลือบ อาหาร ยา และสารเคมีรายวัน สารทำให้ข้นชนิดนี้ส่วนใหญ่ทำจากเซลลูโลสโพลีเมอร์ธรรมชาติผ่านการกระทำทางเคมี Zhu Ganghui เชื่อว่าโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) และไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (HEC) เป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเทอร์ พวกมันคือหมู่ไฮดรอกซิลและอีเธอริฟิเคชันของหน่วยแอนไฮโดรกลูโคสบนสายโซ่เซลลูโลส (กรดคลอโรอะซิติกหรือเอทิลีนออกไซด์) ปฏิกิริยา สารเพิ่มความข้นของเซลลูโลสจะข้นขึ้นโดยการให้ความชุ่มชื้นและการขยายตัวของสายโซ่ยาว กลไกการทำให้หนาขึ้นมีดังนี้: สายโซ่หลักของโมเลกุลเซลลูโลสเชื่อมโยงกับโมเลกุลของน้ำโดยรอบผ่านพันธะไฮโดรเจน ซึ่งจะเพิ่มปริมาตรของเหลวของพอลิเมอร์เอง ดังนั้นจึงเพิ่มปริมาตรของพอลิเมอร์เอง ความหนืดของระบบ สารละลายที่เป็นน้ำของมันคือของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตัน และความหนืดของมันจะเปลี่ยนไปตามอัตราเฉือนและไม่เกี่ยวข้องกับเวลา ความหนืดของสารละลายจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้น และเป็นหนึ่งในสารเพิ่มความหนาและสารเติมแต่งแบบรีโอโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

กัมกระทิงประจุบวกเป็นโคโพลีเมอร์ธรรมชาติที่สกัดจากพืชตระกูลถั่วซึ่งมีคุณสมบัติเป็นสารลดแรงตึงผิวประจุบวกและเรซินโพลีเมอร์ ลักษณะเป็นผงสีเหลืองอ่อน ไม่มีกลิ่น หรือมีกลิ่นหอมเล็กน้อย ประกอบด้วยโพลีแซ็กคาไรด์ D2 mannose 80% และ D2 galactose ที่มีองค์ประกอบโพลีเมอร์โมเลกุลสูง 2∀1 สารละลายที่เป็นน้ำ 1% มีความหนืด 4,000~5,000mPas หมากฝรั่งแซนแทนหรือที่เรียกว่าแซนแทนกัมเป็นโพลีแซ็กคาไรด์โพลีเมอร์ประจุลบที่เกิดจากการหมักแป้ง สามารถละลายได้ในน้ำเย็นหรือน้ำร้อน แต่ไม่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ทั่วไป ลักษณะของแซนแทนกัมคือสามารถรักษาความหนืดสม่ำเสมอได้ที่อุณหภูมิ 0 ~ 100 และยังคงมีความหนืดสูงที่ความเข้มข้นต่ำ และมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี ) ยังคงมีความสามารถในการละลายและความเสถียรที่ดีเยี่ยม และสามารถเข้ากันได้กับเกลือที่มีความเข้มข้นสูงในสารละลาย และสามารถสร้างผลเสริมฤทธิ์กันอย่างมีนัยสำคัญเมื่อใช้กับสารเพิ่มความเข้มข้นของกรดโพลีอะคริลิก ไคตินเป็นผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ ได้แก่ กลูโคซามีนโพลีเมอร์ และสารเพิ่มความข้นประจุบวก

โซเดียมอัลจิเนต (C6H7O8Na)n ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเกลือโซเดียมของกรดอัลจินิก ซึ่งประกอบด้วยกรดแมนนูโรนิก aL (หน่วย M) และกรด bD guluronic (หน่วย G) เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก 1,4 และประกอบด้วยชิ้นส่วน GGGMMM ที่แตกต่างกันของ โคโพลีเมอร์ โซเดียมอัลจิเนตเป็นสารเพิ่มความข้นที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการพิมพ์สีย้อมปฏิกิริยาสิ่งทอ สิ่งทอที่พิมพ์มีลวดลายที่สดใส เส้นที่ชัดเจน ให้ผลผลิตสีสูง ให้สีสม่ำเสมอ มีการซึมผ่านที่ดีและเป็นพลาสติก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการพิมพ์ผ้าฝ้าย ขนสัตว์ ผ้าไหม ไนลอน และผ้าอื่นๆ

สารเพิ่มความข้นโพลีเมอร์สังเคราะห์

1. สารเพิ่มความข้นโพลีเมอร์สังเคราะห์แบบเชื่อมโยงข้ามสารเคมี

สารเพิ่มความข้นสังเคราะห์เป็นผลิตภัณฑ์ที่มียอดขายมากที่สุดและหลากหลายที่สุดในตลาดในปัจจุบัน สารเพิ่มความข้นเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นพอลิเมอร์เชื่อมขวางแบบไมโครเคมี ซึ่งไม่ละลายในน้ำ และสามารถดูดซับน้ำได้เพียงเพื่อบวมตัวให้ข้นขึ้นเท่านั้น สารเพิ่มความข้นของกรดโพลีอะคริลิกเป็นสารเพิ่มความข้นสังเคราะห์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย และวิธีการสังเคราะห์ ได้แก่ อิมัลชันพอลิเมอไรเซชัน อิมัลชันพอลิเมอไรเซชันผกผัน และพอลิเมอไรเซชันแบบตกตะกอน สารเพิ่มความข้นชนิดนี้ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วเนื่องจากมีฤทธิ์ทำให้ข้นขึ้นอย่างรวดเร็ว ต้นทุนต่ำ และปริมาณการใช้น้อยกว่า ปัจจุบันสารทำให้ข้นชนิดนี้ถูกพอลิเมอร์โดยโมโนเมอร์ตั้งแต่สามตัวขึ้นไป และโมโนเมอร์หลักโดยทั่วไปจะเป็นโมโนเมอร์ที่ละลายน้ำได้ เช่น กรดอะคริลิก กรดมาลิกหรือแอนไฮไดรด์มาลิก กรดเมทาคริลิก อะคริลาไมด์ และอะคริลาไมด์ 2 ตัว 2-เมทิลโพรเพนซัลโฟเนต ฯลฯ ; โมโนเมอร์ตัวที่สองโดยทั่วไปคืออะคริเลตหรือสไตรีน โมโนเมอร์ตัวที่สามคือโมโนเมอร์ที่มีเอฟเฟกต์การเชื่อมโยงข้าม เช่น N, N methylenebisacrylamide, butylene diacrylate ester หรือ dipropylene phthalate เป็นต้น

กลไกการทำให้หนาขึ้นของสารเพิ่มความหนากรดโพลีอะคริลิกมีสองประเภท: การทำให้หนาขึ้นเป็นกลางและการทำให้หนาขึ้นด้วยพันธะไฮโดรเจน การทำให้เป็นกลางและการทำให้หนาขึ้นคือการทำให้กรดโพลีอะคริลิกที่เป็นกรดเป็นกลางด้วยอัลคาไลเพื่อทำให้โมเลกุลแตกตัวเป็นไอออนและสร้างประจุลบตามสายโซ่หลักของโพลีเมอร์ โดยอาศัยแรงผลักระหว่างประจุเพศเดียวกันเพื่อส่งเสริมการยืดสายโซ่โมเลกุล เปิดเพื่อสร้างเครือข่าย โครงสร้างเพื่อให้ได้ผลที่หนาขึ้น พันธะไฮโดรเจนที่หนาขึ้นคือการที่โมเลกุลของกรดโพลีอะคริลิกรวมกับน้ำเพื่อสร้างโมเลกุลไฮเดรชั่น จากนั้นจึงรวมกับผู้ให้ไฮดรอกซิล เช่น สารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิกที่มีหมู่เอทอกซี 5 หมู่ขึ้นไป จากการขับไล่ไฟฟ้าสถิตของไอออนคาร์บอกซิเลทในเพศเดียวกัน ทำให้เกิดสายโซ่โมเลกุลขึ้น ส่วนต่อขยายของขดลวดจะกลายเป็นเหมือนแท่ง ดังนั้นโซ่โมเลกุลที่โค้งงอจะถูกปลดออกจากระบบน้ำเพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่ายเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์ที่หนาขึ้น ค่า pH ของพอลิเมอไรเซชันที่แตกต่างกัน สารทำให้เป็นกลาง และน้ำหนักโมเลกุลมีอิทธิพลอย่างมากต่อผลกระทบของระบบการทำให้ข้นขึ้น นอกจากนี้ อิเล็กโทรไลต์อนินทรีย์สามารถส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพการทำให้หนาขึ้นของสารทำให้ข้นประเภทนี้ ไอออนโมโนวาเลนต์สามารถลดประสิทธิภาพการทำให้หนาขึ้นของระบบได้เท่านั้น ไอออนไดวาเลนต์หรือไตรวาเลนต์ไม่เพียงแต่สามารถทำให้ระบบบางลงเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดตะกอนที่ไม่ละลายน้ำอีกด้วย ดังนั้นความต้านทานอิเล็กโทรไลต์ของสารเพิ่มความหนาโพลีคาร์บอกซิเลตจึงต่ำมาก ซึ่งทำให้ไม่สามารถนำไปใช้ในด้านต่างๆ เช่น การใช้ประโยชน์จากน้ำมัน

ในอุตสาหกรรมที่ใช้สารเพิ่มความหนากันอย่างแพร่หลาย เช่น สิ่งทอ การสำรวจปิโตรเลียม และเครื่องสำอาง ความต้องการด้านประสิทธิภาพของสารเพิ่มความข้น เช่น ความต้านทานอิเล็กโทรไลต์และประสิทธิภาพในการทำให้ข้นนั้นสูงมาก สารเพิ่มความข้นที่เตรียมโดยสารละลายโพลิเมอไรเซชันมักจะมีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างต่ำ ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพในการข้นต่ำและไม่สามารถตอบสนองความต้องการของกระบวนการทางอุตสาหกรรมบางอย่างได้ สารเพิ่มความหนาที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงสามารถหาได้จากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชัน ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบผกผัน และวิธีการพอลิเมอไรเซชันอื่นๆ เนื่องจากเกลือโซเดียมของกลุ่มคาร์บอกซิลมีความต้านทานอิเล็กโทรไลต์ต่ำ การเติมโมโนเมอร์ที่ไม่ใช่ไอออนิกหรือประจุบวกและโมโนเมอร์ที่มีความต้านทานอิเล็กโทรไลต์สูง (เช่น โมโนเมอร์ที่มีกลุ่มกรดซัลโฟนิก) ลงในส่วนประกอบโพลีเมอร์สามารถปรับปรุงความหนืดของสารทำให้ข้นได้อย่างมาก ความต้านทานต่ออิเล็กโทรไลต์ทำให้เป็นไปตามข้อกำหนดในด้านอุตสาหกรรม เช่น การนำน้ำมันกลับมาใช้ในระดับอุดมศึกษา นับตั้งแต่การเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชันแบบผกผันเริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2505 การเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของกรดพอลิอะคริลิกที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงและโพลิอะคริลาไมด์ถูกครอบงำด้วยปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชันแบบผกผัน คิดค้นวิธีการโคพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชันของไนโตรเจนที่ประกอบด้วยและโพลีออกซีเอทิลีนหรือการสลับโคพอลิเมอไรเซชันกับสารลดแรงตึงผิวโพลีออกซีโพรพิลีนโพลีเมอร์ไรซ์สารเชื่อมโยงข้ามและโมโนเมอร์กรดอะคริลิกเพื่อเตรียมอิมัลชันกรดโพลีอะคริลิกเป็นสารเพิ่มความข้นและให้ผลการข้นที่ดีและมีสารป้องกันอิเล็กโทรไลต์ที่ดี ผลงาน. อาเรียนนา เบเน็ตติ และคณะ ใช้วิธีการอินเวอร์สอิมัลชันพอลิเมอไรเซชันเพื่อโคพอลิเมอร์กรดอะคริลิก โมโนเมอร์ที่มีหมู่กรดซัลโฟนิก และโมโนเมอร์ประจุบวกเพื่อคิดค้นสารเพิ่มความข้นให้กับเครื่องสำอาง เนื่องจากการนำกลุ่มกรดซัลโฟนิกและเกลือควอเทอร์นารีแอมโมเนียมที่มีความสามารถในการต่อต้านอิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่งเข้าสู่โครงสร้างสารทำให้ข้นขึ้น โพลีเมอร์ที่เตรียมไว้จึงมีคุณสมบัติในการทำให้ข้นและป้องกันอิเล็กโทรไลต์ได้ดีเยี่ยม มาร์กซิยาล ปาบอน และคณะ ใช้อิมัลชันพอลิเมอไรเซชันแบบผกผันเพื่อโคพอลิเมอร์ไรซ์โซเดียมอะคริเลต อะคริลาไมด์และไอโซโอคทิลฟีนอล โพลีออกซีเอทิลีนเมทาคริเลตมาโครโมโนเมอร์เพื่อเตรียมสารเพิ่มความข้นที่ละลายน้ำได้ Charles A. ฯลฯ ใช้กรดอะคริลิกและอะคริลาไมด์เป็นโคโมโนเมอร์เพื่อให้ได้สารเพิ่มความหนาที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงโดยปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชันผกผัน Zhao Junzi และคนอื่นๆ ใช้สารละลายโพลีเมอไรเซชันและพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชันผกผันเพื่อสังเคราะห์สารเพิ่มความหนาโพลีอะคริเลตที่ละลายน้ำได้ และเปรียบเทียบกระบวนการโพลีเมอไรเซชันและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ ผลการวิจัยพบว่า เมื่อเปรียบเทียบกับสารละลายโพลิเมอไรเซชันและพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชันผกผันของกรดอะคริลิกและสเตียริลอะคริเลต โมโนเมอร์ที่รวมตัวกันแบบไม่ชอบน้ำที่สังเคราะห์จากกรดอะคริลิกและโพลีออกซีเอทิลีนอีเทอร์แอลกอฮอล์ไขมันสามารถปรับปรุงได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยโพลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชันแบบผกผันและโคพอลิเมอไรเซชันของกรดอะคริลิก ความต้านทานอิเล็กโทรไลต์ของสารเพิ่มความข้น เหอปิงได้พูดคุยถึงประเด็นต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเตรียมสารเพิ่มความข้นของกรดโพลีอะคริลิกโดยปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชันแบบผกผัน ในบทความนี้ แอมโฟเทอริกโคโพลีเมอร์ถูกใช้เป็นตัวทำให้คงตัว และใช้เมทิลีนบิซาคริลาไมด์เป็นสารเชื่อมขวางเพื่อเริ่มต้นแอมโมเนียมอะคริเลตสำหรับปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันอิมัลชันผกผันเพื่อเตรียมสารเพิ่มความข้นประสิทธิภาพสูงสำหรับการพิมพ์เม็ดสี ศึกษาผลกระทบของสารเพิ่มความคงตัว ตัวเริ่มต้น โคโมโนเมอร์ และสารถ่ายโอนสายโซ่ที่แตกต่างกันต่อการเกิดพอลิเมอไรเซชัน ชี้ให้เห็นว่าโคโพลีเมอร์ของลอริลเมทาคริเลตและกรดอะคริลิกสามารถใช้เป็นสารทำให้คงตัวได้ และตัวริเริ่มรีดอกซ์สองตัว ได้แก่ เบนโซอิลไดเมทิลอะนิลีนเปอร์ออกไซด์และโซเดียม เติร์ต-บิวทิล ไฮโดรเปอร์ออกไซด์ เมตาไบซัลไฟต์ สามารถเริ่มต้นปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันและได้รับความหนืดที่แน่นอน เยื่อกระดาษสีขาว และเชื่อกันว่าความต้านทานต่อเกลือของแอมโมเนียมอะคริเลตโคพอลิเมอร์ที่มีอะคริลาไมด์น้อยกว่า 15% จะเพิ่มขึ้น

2. สารเพิ่มความข้นโพลีเมอร์สังเคราะห์แบบ Hydrophobic Association

แม้ว่าสารเพิ่มความข้นของกรดโพลีอะคริลิกที่เชื่อมโยงข้ามทางเคมีจะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย แม้ว่าการเติมโมโนเมอร์ที่มีกลุ่มกรดซัลโฟนิกลงในองค์ประกอบของสารทำให้ข้นสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพในการต่อต้านอิเล็กโทรไลต์ได้ แต่ยังคงมีสารทำให้ข้นประเภทนี้อยู่จำนวนมาก ข้อบกพร่อง เช่น thixotropy ที่ไม่ดีของระบบการทำให้ข้น เป็นต้น วิธีการที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นคือการแนะนำหมู่ที่ไม่ชอบน้ำจำนวนเล็กน้อยเข้าไปในสายโซ่หลักที่ชอบน้ำเพื่อสังเคราะห์สารทำให้ข้นที่สัมพันธ์กับน้ำที่ไม่เข้ากับน้ำ สารเพิ่มความข้นแบบ Hydrophobic เป็นสารเพิ่มความข้นที่พัฒนาขึ้นใหม่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีชิ้นส่วนที่ชอบน้ำและกลุ่มไลโปฟิลิกในโครงสร้างโมเลกุลซึ่งแสดงกิจกรรมพื้นผิวบางอย่าง สารเพิ่มความข้นแบบเชื่อมโยงมีความต้านทานต่อเกลือได้ดีกว่าสารเพิ่มความข้นที่ไม่สัมพันธ์กัน เนื่องจากการเชื่อมโยงกันของกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำบางส่วนต่อต้านแนวโน้มการม้วนงอที่เกิดจากเอฟเฟกต์การป้องกันไอออน หรือสิ่งกีดขวาง steric ที่เกิดจากห่วงโซ่ด้านข้างที่ยาวกว่าทำให้เอฟเฟกต์การป้องกันไอออนอ่อนลงบางส่วน ผลกระทบจากการเชื่อมโยงกันจะช่วยปรับปรุงการไหลของสารเพิ่มความข้น ซึ่งมีบทบาทอย่างมากในกระบวนการสมัครจริง นอกเหนือจากสารเพิ่มความหนาที่สัมพันธ์กับน้ำกับโครงสร้างบางอย่างที่รายงานในวรรณคดีแล้ว Tian Dating และคณะ ยังรายงานด้วยว่าเฮกซาเดซิลเมทาคริเลตซึ่งเป็นโมโนเมอร์ที่ไม่ชอบน้ำซึ่งมีสายโซ่ยาวถูกโคพอลิเมอร์ด้วยกรดอะคริลิกเพื่อเตรียมสารเพิ่มความข้นที่สัมพันธ์กันซึ่งประกอบด้วยโคโพลีเมอร์ไบนารี สารเพิ่มความข้นสังเคราะห์ การศึกษาพบว่าโมโนเมอร์เชื่อมโยงข้ามและโมโนเมอร์สายยาวที่ไม่ชอบน้ำจำนวนหนึ่งสามารถเพิ่มความหนืดได้อย่างมีนัยสำคัญ ผลของเฮกซาเดซิลเมทาคริเลต (HM) ในโมโนเมอร์ที่ไม่ชอบน้ำนั้นมากกว่าผลของลอริลเมทาคริเลต (LM) ประสิทธิภาพของสารเพิ่มความหนาเชื่อมโยงข้ามแบบเชื่อมโยงซึ่งประกอบด้วยโมโนเมอร์สายยาวที่ไม่ชอบน้ำดีกว่าประสิทธิภาพของสารเพิ่มความหนาเชื่อมโยงข้ามที่ไม่เชื่อมโยง บนพื้นฐานนี้ กลุ่มวิจัยยังได้สังเคราะห์สารเพิ่มความหนาที่เชื่อมโยงซึ่งประกอบด้วยเทอร์โพลีเมอร์ของกรดอะคริลิก/อะคริลาไมด์/เฮกซาเดซิล เมทาคริเลต โดยปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชันผกผัน ผลลัพธ์ที่ได้พิสูจน์ว่าทั้งความสัมพันธ์ที่ไม่ชอบน้ำของ cetyl methacrylate และผลที่ไม่ใช่ไอออนิกของ propionamide สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทำให้ข้นของสารเพิ่มความข้นได้

สารเพิ่มความข้นโพลียูรีเทนชนิด Hydrophobic Association (HEUR) ได้รับการพัฒนาอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ข้อดีของมันไม่ง่ายที่จะไฮโดรไลซ์ มีความหนืดคงที่ และประสิทธิภาพการก่อสร้างที่ยอดเยี่ยมในการใช้งานที่หลากหลาย เช่น ค่า pH และอุณหภูมิ กลไกการทำให้หนาขึ้นของสารเพิ่มความหนาโพลียูรีเทนมีสาเหตุหลักมาจากโครงสร้างโพลีเมอร์สามบล็อกพิเศษในรูปแบบของไลโปฟิลิก-ไฮโดรฟิลิก-ไลโปฟิลิก เพื่อให้ปลายโซ่คือกลุ่มไลโปฟิลิก (โดยปกติคือกลุ่มอะลิฟาติกไฮโดรคาร์บอน) และตรงกลางคือไฮโดรฟิลิกที่ละลายน้ำได้ ส่วน (โดยปกติคือโพลีเอทิลีนไกลคอลที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงกว่า) ศึกษาผลของขนาดกลุ่มสุดท้ายที่ไม่ชอบน้ำต่อผลการทำให้หนาขึ้นของ HEUR โดยใช้วิธีการทดสอบที่แตกต่างกัน โพลีเอทิลีนไกลคอลที่มีน้ำหนักโมเลกุล 4,000 ถูกปกคลุมไปด้วยออกทานอล โดเดซิลแอลกอฮอล์ และออคตาเดซิลแอลกอฮอล์ และเปรียบเทียบกับกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำแต่ละกลุ่ม ขนาดไมเซลล์ที่เกิดจาก HEUR ในสารละลายที่เป็นน้ำ ผลการศึกษาพบว่าสายโซ่ที่ไม่ชอบน้ำแบบสั้นไม่เพียงพอสำหรับ HEUR ที่จะก่อตัวเป็นไมเซลล์ที่ไม่ชอบน้ำ และผลการทำให้หนาขึ้นไม่ดี ในเวลาเดียวกัน เมื่อเปรียบเทียบสเตียริลแอลกอฮอล์กับโพลีเอทิลีนไกลคอลที่สิ้นสุดด้วยแอลกอฮอล์ด้วยลอริล ขนาดของไมเซลล์ของไมเซลล์แรกมีขนาดใหญ่กว่าของไมเซลล์หลังอย่างมีนัยสำคัญ และสรุปได้ว่าส่วนของโซ่ที่ไม่ชอบน้ำขนาดยาวมีผลทำให้หนาขึ้นได้ดีกว่า

พื้นที่ใช้งานหลัก

การพิมพ์และการย้อมสีสิ่งทอ

ผลการพิมพ์ที่ดีและคุณภาพของการพิมพ์สิ่งทอและเม็ดสีขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของการพิมพ์เพสต์เป็นส่วนใหญ่ และการเติมสารเพิ่มความข้นก็มีบทบาทสำคัญในประสิทธิภาพ การเพิ่มสารเพิ่มความข้นสามารถทำให้ผลิตภัณฑ์ที่พิมพ์มีผลผลิตสีสูง เค้าโครงการพิมพ์ที่ชัดเจน สีสดใสและสมบูรณ์ และปรับปรุงการซึมผ่านและ thixotropy ของผลิตภัณฑ์ ในอดีตแป้งธรรมชาติหรือโซเดียมอัลจิเนตส่วนใหญ่จะใช้เป็นสารเพิ่มความข้นในการพิมพ์เพสต์ เนื่องจากความยากในการทำแป้งจากแป้งธรรมชาติและราคาโซเดียมอัลจิเนตที่สูง จึงค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยการพิมพ์อะคริลิกและการย้อมสีสารเพิ่มความข้น กรดโพลีอะคริลิกประจุลบมีผลทำให้ข้นได้ดีที่สุดและปัจจุบันเป็นสารเพิ่มความข้นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด แต่สารเพิ่มความข้นชนิดนี้ยังคงมีข้อบกพร่อง เช่น ความต้านทานต่ออิเล็กโทรไลต์ ทิโซโทรปีแบบวางสี และผลผลิตสีระหว่างการพิมพ์ ค่าเฉลี่ยไม่เหมาะ วิธีการที่ได้รับการปรับปรุงคือการแนะนำหมู่ที่ไม่ชอบน้ำจำนวนเล็กน้อยเข้าไปในสายโซ่หลักที่ชอบน้ำเพื่อสังเคราะห์สารเพิ่มความหนาที่เชื่อมโยงกัน ปัจจุบัน สารเพิ่มความหนาในการพิมพ์ในตลาดภายในประเทศสามารถแบ่งออกเป็นสารเพิ่มความหนาตามธรรมชาติ สารเพิ่มความหนาอิมัลชัน และสารเพิ่มความหนาสังเคราะห์ตามวัตถุดิบและวิธีการเตรียมต่างๆ ส่วนใหญ่ เนื่องจากเนื้อหาที่เป็นของแข็งสามารถสูงกว่า 50% จึงทำให้มีความหนาได้ดีมาก

สีน้ำ

การเติมสารเพิ่มความหนาให้กับสีอย่างเหมาะสมสามารถเปลี่ยนลักษณะของเหลวของระบบสีได้อย่างมีประสิทธิภาพ และทำให้เป็นทิโซโทรปิก ส่งผลให้สีมีเสถียรภาพในการจัดเก็บและใช้งานได้ดี สารเพิ่มความข้นที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมสามารถเพิ่มความหนืดของสารเคลือบระหว่างการเก็บรักษา ยับยั้งการแยกตัวของสารเคลือบ และลดความหนืดในระหว่างการเคลือบด้วยความเร็วสูง เพิ่มความหนืดของฟิล์มเคลือบหลังเคลือบ และป้องกันการเกิดความหย่อนคล้อย สารเพิ่มความข้นของสีแบบดั้งเดิมมักใช้โพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้ เช่น ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสโมเลกุลสูง นอกจากนี้ สารเพิ่มความข้นโพลีเมอร์ยังสามารถใช้เพื่อควบคุมการกักเก็บความชื้นในระหว่างกระบวนการเคลือบผลิตภัณฑ์กระดาษอีกด้วย การมีสารเพิ่มความหนาสามารถทำให้พื้นผิวของกระดาษเคลือบเรียบเนียนและสม่ำเสมอยิ่งขึ้น โดยเฉพาะสารเพิ่มความหนาชนิดอิมัลชันที่บวมได้ (HASE) มีประสิทธิภาพป้องกันการกระเด็นและสามารถใช้ร่วมกับสารเพิ่มความหนาชนิดอื่นได้ เพื่อลดความหยาบผิวของกระดาษเคลือบได้อย่างมาก เช่น สีน้ำยาง มักประสบปัญหาการแยกตัวของน้ำในระหว่างการผลิต การขนส่ง การจัดเก็บ และการก่อสร้าง แม้ว่าการแยกน้ำอาจล่าช้าได้ด้วยการเพิ่มความหนืดและการกระจายตัวของสีน้ำยาง แต่การปรับเปลี่ยนดังกล่าวมักมีจำกัด และที่สำคัญกว่า หรือผ่านการเลือกใช้สารเพิ่มความข้นและการจับคู่เพื่อแก้ไขปัญหานี้

การสกัดน้ำมัน

ในการสกัดน้ำมัน เพื่อให้ได้ผลผลิตสูง การนำไฟฟ้าของของเหลวบางชนิด (เช่น พลังงานไฮดรอลิก ฯลฯ) จะถูกใช้เพื่อแตกชั้นของเหลว ของเหลวเรียกว่าของเหลวพร่าพร่าหรือของเหลวพร่าพร่า วัตถุประสงค์ของการแตกหักคือเพื่อสร้างการแตกหักด้วยขนาดและค่าการนำไฟฟ้าที่แน่นอนในการก่อตัว และความสำเร็จนั้นเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับประสิทธิภาพของของเหลวในการแตกหักที่ใช้ ของไหลพร่าพรายที่มีพื้นฐานมาจากน้ำ, ของเหลวพร่าพรายที่มีน้ำมันเป็นส่วนประกอบหลัก, ของไหลพร่าพรายที่มีแอลกอฮอล์เป็นส่วนประกอบหลัก, ของไหลพร่าพรายที่เป็นอิมัลซิไฟด์ และของไหลพร่าพรายแบบโฟม ของเหลวพร่าพรายแบบน้ำมีข้อดีคือมีต้นทุนต่ำและมีความปลอดภัยสูง และปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด สารเพิ่มความหนาเป็นสารเติมแต่งหลักในของเหลวพร่าพรายแบบน้ำ และการพัฒนาได้ดำเนินมาเกือบครึ่งศตวรรษ แต่การได้รับสารเพิ่มความหนาที่มีประสิทธิภาพดีกว่านั้นเป็นทิศทางการวิจัยของนักวิชาการทั้งในและต่างประเทศมาโดยตลอด ปัจจุบันมีสารเพิ่มความหนาโพลีเมอร์ของไหลพร่าพรายที่ใช้น้ำอยู่หลายประเภท ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: โพลีแซ็กคาไรด์ธรรมชาติและอนุพันธ์ของพวกมันและโพลีเมอร์สังเคราะห์ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสกัดน้ำมันอย่างต่อเนื่องและความยากในการขุดที่เพิ่มขึ้น ผู้คนจึงหยิบยกข้อกำหนดที่ใหม่และสูงขึ้นสำหรับการแตกหักของของเหลว เนื่องจากมีการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการก่อตัวที่ซับซ้อนได้ดีกว่าโพลีแซ็กคาไรด์ตามธรรมชาติ สารเพิ่มความหนาโพลีเมอร์สังเคราะห์จึงมีบทบาทมากขึ้นในการแตกร้าวของหลุมลึกที่อุณหภูมิสูง

สารเคมีและอาหารประจำวัน

ปัจจุบัน มีสารเพิ่มความหนามากกว่า 200 ชนิดที่ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีรายวัน โดยส่วนใหญ่ได้แก่ เกลืออนินทรีย์ สารลดแรงตึงผิว โพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้ และแฟตตี้แอลกอฮอล์/กรดไขมัน ส่วนใหญ่จะใช้ในผงซักฟอก เครื่องสำอาง ยาสีฟัน และผลิตภัณฑ์อื่นๆ นอกจากนี้สารเพิ่มความข้นยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหาร ส่วนใหญ่จะใช้ในการปรับปรุงและทำให้คุณสมบัติทางกายภาพหรือรูปแบบของอาหารคงตัว เพิ่มความหนืดของอาหาร ให้อาหารมีรสชาติเหนียวและอร่อย และมีบทบาทในการทำให้ข้น มีเสถียรภาพ และทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน , เจลอิมัลซิไฟเออร์, มาส์ก, แต่งกลิ่นและเติมความหวาน สารเพิ่มความข้นที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ได้แก่ สารเพิ่มความข้นตามธรรมชาติที่ได้จากสัตว์และพืช ตลอดจนสารเพิ่มความข้นสังเคราะห์ เช่น CMCNa และโพรพิลีนไกลคอลอัลจิเนต นอกจากนี้ สารเพิ่มความข้นยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการแพทย์ การทำกระดาษ เซรามิก การแปรรูปหนัง การชุบด้วยไฟฟ้า ฯลฯ

2.สารเพิ่มความข้นอนินทรีย์

สารเพิ่มความข้นอนินทรีย์ประกอบด้วยน้ำหนักโมเลกุลต่ำและน้ำหนักโมเลกุลสูงสองชั้น ส่วนสารเพิ่มความหนาที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำส่วนใหญ่เป็นสารละลายในน้ำของเกลืออนินทรีย์และสารลดแรงตึงผิว เกลืออนินทรีย์ที่ใช้ในปัจจุบันส่วนใหญ่ ได้แก่ โซเดียมคลอไรด์ โพแทสเซียมคลอไรด์ แอมโมเนียมคลอไรด์ โซเดียมซัลเฟต โซเดียมฟอสเฟต และเพนตะโซเดียมไตรฟอสเฟต ซึ่งโซเดียมคลอไรด์และแอมโมเนียมคลอไรด์มีผลทำให้ข้นได้ดีกว่า หลักการพื้นฐานคือสารลดแรงตึงผิวก่อตัวเป็นไมเซลล์ในสารละลายที่เป็นน้ำ และการมีอยู่ของอิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มจำนวนการเชื่อมโยงของไมเซลล์ ส่งผลให้ไมเซลล์ทรงกลมเปลี่ยนรูปเป็นไมเซลล์รูปแท่ง เพิ่มความต้านทานการเคลื่อนที่ และทำให้ความหนืดของระบบเพิ่มขึ้น . อย่างไรก็ตาม เมื่ออิเล็กโทรไลต์มากเกินไปจะส่งผลต่อโครงสร้างไมเซลล์ ความต้านทานการเคลื่อนที่ลดลง และทำให้ความหนืดของระบบลดลง ซึ่งเรียกว่าเอฟเฟกต์เกลือออก

สารเพิ่มความข้นที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงของอนินทรีย์ ได้แก่ เบนโทไนต์ แอตตาพูลไต์ อะลูมิเนียมซิลิเกต เซปิโอไลต์ เฮคเตอร์ไรต์ ฯลฯ ในบรรดาสารเหล่านี้ เบนโทไนต์มีมูลค่าทางการค้ามากที่สุด กลไกหลักที่ทำให้หนาขึ้นประกอบด้วยแร่ธาตุเจลทิโซทรอปิกที่พองตัวโดยการดูดซับน้ำ แร่ธาตุเหล่านี้โดยทั่วไปมีโครงสร้างเป็นชั้นหรือโครงสร้างขัดแตะขยาย เมื่อกระจายตัวในน้ำ ไอออนของโลหะจะกระจายออกจากผลึกลาเมลลาร์ และพองตัวตามความก้าวหน้าของความชุ่มชื้น และสุดท้ายก็แยกออกจากผลึกลาเมลลาร์จนหมดเพื่อสร้างสารแขวนลอยคอลลอยด์ ของเหลว. ในเวลานี้พื้นผิวของคริสตัลลาเมลลาร์มีประจุลบ และมุมของมันมีประจุบวกเล็กน้อยเนื่องจากมีลักษณะเป็นพื้นผิวแตกหักแบบขัดแตะ ในสารละลายเจือจาง ประจุลบบนพื้นผิวจะมีขนาดใหญ่กว่าประจุบวกที่มุม และอนุภาคจะผลักกันโดยไม่ทำให้หนาขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์เพิ่มขึ้น ประจุบนพื้นผิวของลาเมลลาจะลดลง และปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคเปลี่ยนจากแรงผลักกันระหว่างลาเมลลาเป็นแรงดึงดูดระหว่างประจุลบบนพื้นผิวของลาเมลลากับแรงดึงดูดระหว่างประจุลบบนพื้นผิวของลาเมลลากับประจุบวก ชาร์จที่มุมขอบ เชื่อมขวางในแนวตั้งเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโครงสร้างบ้านไพ่ ทำให้เกิดการบวมเพื่อสร้างเจลเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์ที่หนาขึ้น ในเวลานี้ เจลอนินทรีย์จะละลายในน้ำจนกลายเป็นเจลที่มีทิโซโทรปิกสูง นอกจากนี้ เบนโทไนต์สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนในสารละลาย ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการก่อตัวของโครงสร้างเครือข่ายสามมิติ กระบวนการทำให้เจลไฮเดรชั่นแบบอนินทรีย์หนาขึ้นและการก่อตัวของการ์ดเฮาส์จะแสดงอยู่ในแผนผัง 1 การอินเทอร์คาเลชันของโมโนเมอร์โพลีเมอร์กับมอนต์มอริลโลไนต์เพื่อเพิ่มระยะห่างระหว่างชั้น จากนั้นจึงเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันระหว่างชั้นในแหล่งกำเนิดระหว่างชั้นสามารถผลิตโพลีเมอร์/มอนต์มอริลโลไนต์อินทรีย์-ลูกผสมอนินทรีย์ สารเพิ่มความข้น สายโซ่โพลีเมอร์สามารถผ่านแผ่นมอนต์มอริลโลไนต์เพื่อสร้างโครงข่ายโพลีเมอร์ เป็นครั้งแรกที่ Kazutoshi และคณะ ใช้มอนต์มอริลโลไนต์ที่มีโซเดียมเป็นหลักเป็นสารเชื่อมโยงข้ามเพื่อแนะนำระบบโพลีเมอร์ และเตรียมไฮโดรเจลที่ไวต่ออุณหภูมิที่เชื่อมโยงข้ามมอนต์มอริลโลไนต์ หลิว หงหยู และคณะ ใช้มอนต์มอริลโลไนต์ที่มีโซเดียมเป็นหลักเป็นสารเชื่อมโยงข้ามเพื่อสังเคราะห์สารทำให้ข้นชนิดใหม่ที่มีประสิทธิภาพในการต้านทานอิเล็กโทรไลต์สูง และทดสอบประสิทธิภาพในการทำให้ข้นและประสิทธิภาพในการต่อต้าน NaCl และอิเล็กโทรไลต์อื่นๆ ของสารทำให้ข้นคอมโพสิต ผลการวิจัยพบว่าสารทำให้ข้นเชื่อมขวาง Na-montmorillonite มีคุณสมบัติต่อต้านอิเล็กโทรไลต์ได้ดีเยี่ยม นอกจากนี้ยังมีสารเพิ่มความหนาสารประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์อื่นๆ เช่น สารเพิ่มความข้นสังเคราะห์ที่เตรียมโดย M.Chtourou และอนุพันธ์อินทรีย์อื่นๆ ของเกลือแอมโมเนียมและดินเหนียวตูนิเซียที่เป็นของมอนต์มอริลโลไนต์ ซึ่งมีฤทธิ์ทำให้ข้นได้ดี