ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสทำหน้าที่เป็นสารเพิ่มความข้นได้อย่างไร?

เซลลูโลสเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่สร้างอีเธอร์ที่ละลายน้ำได้หลากหลายชนิด สารเพิ่มความข้นเซลลูโลสเป็นโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้แบบไม่เป็นไอออน มีประวัติการใช้งานยาวนานกว่า 30 ปี และมีหลายแบบ สารเพิ่มความข้นเซลลูโลสยังคงใช้ในสีน้ำยางแทบทุกชนิดและเป็นสารเพิ่มความข้นที่นิยมใช้ สารเพิ่มความข้นเซลลูโลสมีประสิทธิภาพมากในระบบน้ำเนื่องจากทำให้น้ำข้นขึ้นเอง ในอุตสาหกรรมสี สารเพิ่มความข้นเซลลูโลสที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เมทิลเซลลูโลส (MC) ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (HEC) เอทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (EHEC) ไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส (HPC) ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) และไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสที่ดัดแปลงโดยไม่ชอบน้ำ (HMHEC) HEC เป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่ละลายน้ำได้ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำให้สีน้ำยางแบบด้านและกึ่งเงาข้น มีสารเพิ่มความข้นหลายเกรดความหนืดให้เลือก และสารเพิ่มความข้นที่มีเซลลูโลสนี้ยังมีความเข้ากันได้ของสีและความเสถียรในการจัดเก็บที่ยอดเยี่ยม

คุณสมบัติการปรับระดับ ป้องกันการกระเซ็น การสร้างฟิล์ม และการป้องกันการหย่อนของฟิล์มเคลือบขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุลสัมพันธ์ของ HEC HEC และพอลิเมอร์ละลายน้ำที่ไม่เกี่ยวข้องอื่นๆ จะทำให้เฟสน้ำของสารเคลือบมีความเข้มข้นมากขึ้น สารทำให้ข้นเซลลูโลสสามารถใช้เพียงอย่างเดียวหรือใช้ร่วมกับสารทำให้ข้นชนิดอื่นเพื่อให้ได้คุณสมบัติการไหลพิเศษ เซลลูโลสอีเธอร์อาจมีน้ำหนักโมเลกุลสัมพันธ์และระดับความหนืดต่างกัน ตั้งแต่สารละลายน้ำที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ 2% ที่มีความหนืดประมาณ 10 MPS ไปจนถึงความหนืดที่มีน้ำหนักโมเลกุลสัมพันธ์สูงที่ 100,000 MP.S โดยทั่วไปแล้ว เกรดที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำจะใช้เป็นคอลลอยด์ป้องกันในพอลิเมอไรเซชันของสีลาเท็กซ์ และเกรดที่พบมากที่สุด (ความหนืด 4,800–50,000 MP·S) จะใช้เป็นตัวทำให้ข้น กลไกของสารทำให้ข้นประเภทนี้เกิดจากพันธะไฮโดรเจนที่มีความชื้นสูงและการพันกันระหว่างโซ่โมเลกุลของพันธะไฮโดรเจน

เซลลูโลสแบบดั้งเดิมเป็นพอลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงซึ่งข้นขึ้นโดยหลักผ่านการพันกันระหว่างโซ่โมเลกุล เนื่องมาจากความหนืดสูงที่อัตราการเฉือนต่ำ คุณสมบัติการปรับระดับจึงไม่ดี และส่งผลกระทบต่อความเงาของฟิล์มเคลือบ ที่อัตราการเฉือนสูง ความหนืดจะต่ำ ความต้านทานการกระเซ็นของฟิล์มเคลือบไม่ดี และความสมบูรณ์ของฟิล์มเคลือบไม่ดี ลักษณะการใช้งานของ HEC เช่น ความต้านทานแปรง การเคลือบ และการกระเซ็นของลูกกลิ้ง เกี่ยวข้องโดยตรงกับการเลือกสารทำให้ข้น นอกจากนี้ คุณสมบัติการไหล เช่น ความต้านทานการปรับระดับและการหย่อนตัว ยังได้รับผลกระทบอย่างมากจากสารทำให้ข้น

เซลลูโลสที่ผ่านการดัดแปลงแบบไม่ชอบน้ำ (HMHEC) เป็นสารเพิ่มความข้นของเซลลูโลสที่มีการดัดแปลงแบบไม่ชอบน้ำในโซ่กิ่งบางสาย (มีการนำกลุ่มอัลคิลโซ่ยาวหลายกลุ่มเข้ามาตามโซ่หลักของโครงสร้าง) สารเคลือบนี้มีความหนืดสูงกว่าที่อัตราการเฉือนสูง จึงสร้างฟิล์มได้ดีกว่า เช่น Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100 ผลการเพิ่มความข้นของสารเคลือบนี้เทียบได้กับสารเพิ่มความข้นของเซลลูโลสอีเธอร์ที่มีมวลโมเลกุลสัมพัทธ์มากกว่ามาก สารเคลือบนี้ช่วยเพิ่มความหนืดและการปรับระดับของ ICI และลดแรงตึงผิว ตัวอย่างเช่น แรงตึงผิวของ HEC อยู่ที่ประมาณ 67 MN/m และแรงตึงผิวของ HMHEC อยู่ที่ 55~65 MN/m

HMHEC มีคุณสมบัติในการพ่นได้ดี ป้องกันการหย่อนคล้อย ปรับระดับได้ มีความเงาดี และป้องกันการจับตัวเป็นก้อนของเม็ดสี มีการใช้กันอย่างแพร่หลายและไม่มีผลเสียต่อการสร้างฟิล์มของสีลาเท็กซ์ที่มีขนาดอนุภาคเล็ก มีประสิทธิภาพในการสร้างฟิล์มและป้องกันการกัดกร่อนที่ดี สารเพิ่มความข้นแบบเชื่อมโยงชนิดนี้ทำงานได้ดีกับระบบไวนิลอะซิเตทโคพอลิเมอร์ และประสิทธิภาพก็คล้ายกับสารเพิ่มความข้นแบบเชื่อมโยงชนิดอื่น แต่มีสูตรที่เรียบง่ายกว่า