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增稠劑是一種流變助劑,不僅可以使涂料增稠,防止施工中出現(xiàn)流掛現(xiàn)象,而且能賦予涂料優(yōu)異的機(jī)械性能和貯存穩(wěn)定性。對(duì)于黏度較低的水性涂料來說,是非常重要的一類助劑。

有水性和油性之分。尤其是水相增稠劑應(yīng)用更為普遍。增稠劑實(shí)質(zhì)上是一種流變助劑,加入增稠劑后能調(diào)節(jié)流變性,使膠黏劑和密封劑增稠,防止填料沉淀,賦予良好的物理機(jī)械穩(wěn)定性,控制施工過程的流變性(施膠時(shí)不流掛、不滴淌、不飛液),還能起著降低成本的作用。

特別對(duì)于膠黏劑和密封劑的制造、儲(chǔ)存、使用都很重要,能夠改進(jìn)和調(diào)節(jié)黏度,獲得穩(wěn)定、防沉、減滲、防淌、觸變等性能。

食品級(jí)的增稠劑-素肉粉是一種水相增稠劑,同時(shí)它也是一種油相增稠劑,也就是說,它遇水可以大量的吸水,吸水30倍時(shí)可以形成凝膠,吸水50-100倍時(shí),可以成糊狀、吸水100-200倍時(shí),可以使水體及含蛋白、油脂的體系形成濃郁感,質(zhì)感強(qiáng)烈。素肉粉是由海洋藻類及陸生植物魔芋提取,藻類在生長的過程中會(huì)通過光合作用,將海里的二氧化碳吸收,對(duì)環(huán)境有好處,在食品中添加素肉粉,也是一種愛地球、綠色環(huán)保的生存方式。

目前市場上可選用的增稠劑品種很多,主要有無機(jī)增稠劑、纖維素類、聚丙烯酸酯和締合型聚氨酯增稠劑四類。纖維素類增稠劑的使用歷史較長、品種很多,有甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素等,曾是增稠劑的主流,其中最常用的是羥乙基纖維素。聚丙烯酸酯增稠劑基本上可分為兩種：一種是水溶性的聚丙烯酸鹽；另一種是丙烯酸、甲基丙烯酸的均聚物或共聚物乳液增稠劑,這種增稠劑本身是酸性的,須用堿或氨水中和至pH8~9才能達(dá)到增稠效果,也稱為丙烯酸堿溶脹增稠劑。聚氨酯類增稠劑是近年來新開發(fā)的締合型增稠劑。無機(jī)增稠劑是一類吸水膨脹而形成觸變性的凝膠礦物。主要有膨潤土、凹凸棒土、硅酸鋁等,其中膨潤土最為常用。

實(shí)際使用的增稠劑按作用機(jī)理可分為水相增稠劑和油相增稠劑兩大類,前者品種很多,后者相當(dāng)少。

增稠劑有如下一些類別：

1、無機(jī)增稠劑(氣相法白炭黑、鈉基膨潤土、有機(jī)膨潤土、硅藻土、凹凸棒石土、分子篩、硅凝膠)。

2、纖維素醚(甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素)。

3、天然高分子及其衍生物(淀粉、明膠、海藻酸鈉、干酪素、瓜爾膠、甲殼胺、阿拉伯樹膠、黃原膠、大豆蛋白膠、天然橡膠、羊毛脂、瓊脂)。

4、合成高分子(聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波樹脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸酯共聚乳液、順丁橡膠、丁苯橡膠、聚氨酯、改性聚脲、低分子聚乙烯蠟)。

5、絡(luò)合型有機(jī)金屬化合物(氨基醇絡(luò)合型鈦酸酯)。

6、印花增稠劑 包括 （分散增稠劑 涂料增稠劑 活性增稠劑 ）

纖維素類增稠劑的增稠機(jī)理是疏水主鏈與周圍水分子通過氫鍵締合,提高了聚合物本身的流體體積,減少了顆粒自由活動(dòng)的空間,從而提高了體系黏度。也可以通過分子鏈的纏繞實(shí)現(xiàn)黏度的提高,表現(xiàn)為在靜態(tài)和低剪切有高黏度,在高剪切下為低黏度。這是因?yàn)殪o態(tài)或低剪切速度時(shí),纖維素分子鏈處于無序狀態(tài)而使體系呈現(xiàn)高粘性；而在高剪切速度時(shí),分子平行于流動(dòng)方向作有序排列,易于相互滑動(dòng),所以體系黏度下降。

聚丙烯酸類增稠劑其增稠機(jī)理是增稠劑溶于水中,通過羧酸根離子的同性靜電斥力,分子鏈由螺旋狀伸展為棒狀,從而提高了水相的黏度。另外它還通過在乳膠粒與顏料之間架橋形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),增加了體系的黏度。

締合型聚氨酯類增稠劑A.J. Reuvers對(duì)締合型聚氨酯類增稠劑的增稠機(jī)理作了詳細(xì)的研究。這類增稠劑的分子結(jié)構(gòu)中引入了親水基團(tuán)和疏水基團(tuán),使其呈現(xiàn)出一定的表面活性劑的性質(zhì)。當(dāng)它的水溶液濃度超過某一特定濃度時(shí),形成膠束,膠束和聚合物粒子締合形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使體系黏度增加。另一方面一個(gè)分子帶幾個(gè)膠束,降低了水分子的遷移性,使水相黏度也提高。這類增稠劑不僅對(duì)涂料的流變性產(chǎn)生影響,而且與相鄰的乳膠粒子間存在相互作用,如果這個(gè)作用太強(qiáng)的話,容易引起乳膠分層。

無機(jī)增稠劑膨潤土是一種層狀硅酸鹽,吸水后膨脹形成絮狀物質(zhì),具有良好的懸浮性和分散性,與適量的水結(jié)合成膠狀體,在水中能釋放出帶電微粒,增大體系黏度。

各類增稠劑的特點(diǎn)及其選擇

纖維素類增稠劑纖維素類增稠劑的增稠效率高,尤其是對(duì)水相的增稠；對(duì)涂料涂料的限制少,應(yīng)用廣泛；可使用的pH范圍大。但存在流平性較差,輥涂時(shí)飛濺現(xiàn)象較多、穩(wěn)定性不好,易受微生物降解等缺點(diǎn)。由于其在高剪切下為低黏度,在靜態(tài)和低剪切有高黏度,所以涂布完成后,黏度迅速增加,可以防止流掛,但另一方面造成流平性較差。有研究表明,增稠劑的相對(duì)分子質(zhì)量增加,乳膠涂料的飛濺性也增加。纖維素類增稠劑由于相對(duì)分子質(zhì)量很大,所以易產(chǎn)生飛濺。此類增稠劑是通過“固定水”達(dá)到增稠效果,對(duì)顏料和乳膠粒子極少吸附,增稠劑的體積膨脹充滿整個(gè)水相,把懸浮的顏料和乳膠粒子擠到一邊,容易產(chǎn)生絮凝,因而穩(wěn)定性不佳。由于是天然高分子,易受微生物攻擊。

聚丙烯酸類增稠劑聚丙烯酸類增稠劑具有較強(qiáng)的增稠性和較好的流平性,生物穩(wěn)定性好,但對(duì)pH值敏感、耐水性不佳。

締合型聚氨酯類增稠劑這種締合結(jié)構(gòu)在剪切力的作用下受到破壞,黏度降低,當(dāng)剪切力消失黏度又可恢復(fù),可防止施工過程出現(xiàn)流掛現(xiàn)象。

并且其黏度恢復(fù)具有一定的滯后性,有利于涂膜流平。聚氨酯增稠劑的相對(duì)分子質(zhì)量(數(shù)千至數(shù)萬)比前兩類增稠劑的相對(duì)分子質(zhì)量(數(shù)十萬至數(shù)百萬)低得多,不會(huì)助長飛濺。纖維素類增稠劑高度的水溶性會(huì)影響涂膜的耐水性,但聚氨酯類增稠劑分子上同時(shí)具有親水和疏水基團(tuán),疏水基團(tuán)與涂膜的基體有較強(qiáng)的親合性,可增強(qiáng)涂膜的耐水性。由于乳膠粒子參與了締合,不會(huì)產(chǎn)生絮凝,因而可使涂膜光滑,有較高的光澤度。締合型聚氨酯增稠劑許多性能優(yōu)于其它增稠劑,但由于其獨(dú)特的膠束增稠機(jī)理,因而涂料配方中那些影響膠束的組分必然會(huì)對(duì)增稠性產(chǎn)生影響。用此類增稠劑時(shí),應(yīng)充分考慮各種因素對(duì)增稠性能的影響,不要輕易更換涂料所用的乳液、消泡劑、分散劑、成膜助劑等。

無機(jī)增稠劑水性膨潤土增稠劑具有增稠性強(qiáng)、觸變性好、pH值適應(yīng)范圍廣、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。但由于膨潤土是一種無機(jī)粉末,吸光性好,能明顯降低涂膜表面光澤,起到類似消光劑的作用。所以,在有光乳膠涂料中使用膨潤土?xí)r,要注意控制用量。納米技術(shù)實(shí)現(xiàn)了無機(jī)物顆粒的納米化,也賦予了無機(jī)增稠劑一些新的性能。

常用的增稠劑有纖維素醚及其衍生物類、締合型堿溶脹增稠劑和聚氨酯增稠劑。

1、纖維素醚及其衍生物 ：纖維素醚及其衍生物類增稠劑主要有羥乙基纖維 素、甲基羥乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲基羥丙基纖維素等。疏水改性纖維素是在纖維素親水骨架上引入少量長鏈?zhǔn)杷�烷�?從而成為締合型增稠劑,其增稠效果可與相對(duì)分子質(zhì)量大得多的纖維素醚增稠劑品種相當(dāng)。

2、堿溶脹型增稠劑：堿溶脹增稠劑分為兩類：非締合型堿溶脹增稠劑和締合型堿溶脹增稠劑。

3、聚氨酯增稠劑和疏水改性非聚氨酯增稠劑：聚氨酯增稠劑,是一種疏水基團(tuán)改性乙氧基聚氨酯水溶性聚合物,屬于非離子型締合增稠劑。環(huán)境友好的締合型聚氨酯增稠劑開發(fā)已受到普遍重視,除了上面介紹的線性締合型聚氨酯增稠劑,還有梳狀締合聚氨酯增稠劑。

增稠劑有著特定的流變學(xué)性質(zhì),抗酸性首推海藻酸丙二醇酯；增調(diào)性首選瓜爾豆膠；溶液假塑性、冷水中溶解度最強(qiáng)為黃原膠；乳化托附性以阿拉伯膠最佳；凝膠性瓊脂強(qiáng)于其它膠但凝膠透明度尤以卡拉膠為甚；卡拉膠在乳類穩(wěn)定性方面也優(yōu)于其它膠。

對(duì)大多數(shù)增稠劑而言,它們的基本化學(xué)組成是單糖及其衍生物。常見的單糖包括葡萄糖、葡萄糖醛酸、甘露糖醛酸、鼠李糖、毗甘前半乳糖,古洛糖醛酸、半乳精、半乳精醛酸等。如羥丙基二淀粉磷酸酯是淀粉衍生物；明膠的主要成分是蛋白質(zhì)；果膠是膳食纖維的一種。

食品增稠劑都屬于大分子物質(zhì),絕大多數(shù)進(jìn)入人體后不被人體消化吸收,如果膠、瓜爾膠、卡拉膠等,其作用與膳食纖維類似。少數(shù)增稠劑例如明膠,能夠被人體消化,但明膠主要成分是蛋白質(zhì),經(jīng)過消化會(huì)分解為氨基酸,繼而參與人體代謝,是能吸收利用的營養(yǎng)物質(zhì)。

增稠劑又稱膠凝劑,用于食品時(shí)又稱糊料或食品膠。它可以提高物系粘度,使物系保持均勻的穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)或乳濁狀態(tài),或形成凝膠。廣泛用于食品、涂料、膠黏劑、化妝品、洗滌劑、印染、橡膠、醫(yī)藥等領(lǐng)域。在涂料印花中,由增稠劑、水、粘合劑和涂料色漿組成的涂料印花色漿,印花色漿在印花機(jī)械力作用下,發(fā)生切變力,使印花色漿的粘度在瞬間大幅度降低；當(dāng)切變力消失時(shí),又恢復(fù)至原來的高粘度,使織物印花輪廓清晰。這種隨切變力的變化而發(fā)生的粘度變化,主要是靠增稠劑來實(shí)現(xiàn)的。在乳膠漆制造中,增稠劑對(duì)乳膠漆的增稠、穩(wěn)定及流變性能起著多方面協(xié)調(diào)作用。再乳膠聚合過程中用作保護(hù)膠體,提高乳液的穩(wěn)定性；再顏料、填料分散階段,提高分散物料的粘度而利于分散；在儲(chǔ)運(yùn)過程中提高涂料穩(wěn)定性及抗凍融性,防止顏料、填料沉底結(jié)塊；在施工中調(diào)節(jié)乳膠漆粘稠度,并呈良好的觸變性等。在食品中添加千分之幾的食品增稠劑,具有膠凝、成膜、持水、懸浮、乳化、泡沫穩(wěn)定及潤滑等功效。對(duì)流態(tài)食品或凍膠食品的色、香、味、結(jié)構(gòu)和食品的相對(duì)穩(wěn)定性起著十分重要的作用。

增稠劑大多屬于親水性高分子化合物,按來源分為動(dòng)物類、植物類、礦物類、合成類或半合成類。簡單分可分為天然和合成兩大類。天然品大多數(shù)是從含多糖類粘性物質(zhì)的植物及海藻類制取,如淀粉、果膠、瓊脂、明膠、海藻脂、角叉膠、糊精、黃耆膠、多糖素衍生物等；合成品有甲基纖維素、羧甲基纖維素等纖維素衍生物、淀粉衍生物、干酪素、聚丙烯酸鈉、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、低分子聚乙烯蠟、聚丙烯酰胺等。

飲料生產(chǎn)中常用的增稠劑以及作乳化穩(wěn)定劑用的增稠劑主要有羧甲基纖維素鈉、藻酸丙二醇酯、卡拉膠、黃原膠、果膠、瓜爾豆膠、刺槐豆膠等。

CMC為葡萄糖聚合度200—500的纖維素衍生物,醚化度0.6-0.7,為白色或類白色的粉末或纖維狀物質(zhì),無臭,有吸濕性。羧基的置換度（醚化度）決定其性質(zhì)。醚化度0.3以上時(shí)在堿液中可溶。水溶液黏度由pH、聚合度決定,醚化度0.5—0.8時(shí)在酸性中也不沉淀。CMC易溶于水,在水中成為透明的黏稠溶液,其黏度隨溶液濃度和溫度而變化。60℃以下溫度穩(wěn)定,在80℃以上溫度長時(shí)間加熱會(huì)降低黏度。

使用范圍

具有增稠、懸浮、乳化、穩(wěn)定等多種功能。在飲料生產(chǎn)中主要用于果肉型果汁飲料的增稠劑、蛋白質(zhì)飲料的乳化穩(wěn)定劑和酸乳飲料的穩(wěn)定劑。用量一般0.1%-0.5%。藻酸丙二醇酯（PGA）：PGA為淡黃色略有芳香的粉末,易溶于水,一般用量為1%,濃度高時(shí)黏度大,溫度升高時(shí)黏度下降。在pH3—4范圍內(nèi),隨pH降低而黏度增大。在pH3附近最穩(wěn)定,在pH7以上發(fā)生水解,黏度顯著降低。PGA在60℃左右時(shí)穩(wěn)定,溫度再升高時(shí)黏度下降。但加熱時(shí)的變化僅表現(xiàn)聚合度降低,未見酯鍵水解,即使在90℃,pH3.1的酸性溶液中亦能相對(duì)穩(wěn)定。

使用范圍：PGA具有丙二醇基,親油性大,因此乳化性強(qiáng),同時(shí)由于酯化度低,其性質(zhì)類似藻酸鈉,在飲料生產(chǎn)中主要作乳化穩(wěn)定劑,在連續(xù)相中產(chǎn)生黏性,提高乳濁液穩(wěn)定性。

另外單獨(dú)或與其他增稠劑組合使用時(shí)作為酸性飲料的增稠劑,可獲得良好的流變學(xué)特性,使固形物成分很好地懸浮于果汁中,提高果肉型飲料的穩(wěn)定性。還可作為果汁飲料、酸乳飲料的穩(wěn)定劑以及乳化香精的乳化穩(wěn)定劑等。PGA一般用量為0.1%—0.5%。FAO/WHO食品添加劑專門委員會(huì)規(guī)定的日攝入量（ADI）為25mg/kg體重,規(guī)定的使用標(biāo)準(zhǔn)為1%以下。

用石花菜提取物制成的瓊脂,是一種重要的植物膠,無色,無固定形狀,但屬于固體,可溶于熱水中。瓊脂可用來制作冷食品和微生物的培養(yǎng)基等。瓊脂通常被稱為洋菜或洋粉,也叫石花膠,瓊脂含有豐富的膳食纖維（含量為80.9%）,蛋白質(zhì)含量高,熱量低,具有排毒養(yǎng)顏、瀉火、潤腸、降血壓、降血糖和防癌作用,被聯(lián)合國糧農(nóng)組織確認(rèn)為21世紀(jì)健康食品。

使用范圍

瓊脂是由海藻中提取的多糖體,是目前世界上用途最廣泛的海藻膠之一。它在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、日用化工、生物工程等許多方面有著廣泛的應(yīng)用,瓊脂用于食品中能明顯改變食品的品質(zhì),提高食品的檔次。價(jià)格很高。 其特點(diǎn):具有凝固性,穩(wěn)定性,能與一些物質(zhì)形成絡(luò)合物等物理化學(xué)性質(zhì),可用作增稠劑,凝固劑,懸浮劑,乳化劑,保鮮劑和穩(wěn)定劑.廣泛用于制造粒粒橙及各種飲料,果凍,冰淇淋,糕點(diǎn),軟糖,罐頭,肉制品,八寶粥,銀耳燕窩,羹類食品,涼拌食品等等.瓊脂在化學(xué)工業(yè),醫(yī)學(xué)科研,可作培養(yǎng)基,藥膏基及其他用途.

瓊脂是以藻類的石花菜屬(Gelidium)及江蘺屬(Gracilaria)制成的明膠產(chǎn)品,為最常用的微生物培養(yǎng)基的固化劑,也用於肉、魚、禽類罐頭和化妝品、藥品及牙科醫(yī)療。在釀造和葡萄酒工業(yè)中用作澄清劑,制作冰淇淋、糕點(diǎn)及沙拉調(diào)味料時(shí)用作增稠劑,并作金屬拉絲的潤滑劑等。

在低濃度（0.5%以下）時(shí)具有天然樹膠的最高黏度,可溶于冷水。水溶液具有典型的假塑性流動(dòng),在受到剪切時(shí),黏度逐漸下降,而剪切力降低時(shí),黏度又立即恢復(fù)。水溶液的黏度在較大溫度范圍內(nèi)基本恒定。多數(shù)樹膠當(dāng)其溫度每升高5℃,黏度約降低15%,而黃原膠僅降低5%左右。黃原膠還具有耐鹽性,在食鹽存在下加熱不會(huì)鹽析。與刺槐樹膠、瓜爾豆膠等含半乳甘露聚糖的膠類混用有增效作用。如與刺槐樹膠組合可明顯增稠,與瓜爾豆膠組合可形成凝膠。

使用范圍

可廣泛用于增稠劑、乳化劑、穩(wěn)定劑和凝膠強(qiáng)化劑。用于果肉型飲料、蛋白質(zhì)飲料等,可增加飲料的濃厚感,并穩(wěn)定各成分的懸濁性。因黃原膠具有假塑性,用于飲料增稠但無黏糊感,并有良好的放香性。將CMC作膠體保護(hù)劑,與黃原膠組合可防止飲料凝聚。黃原膠還可用于固體粉末飲料,標(biāo)準(zhǔn)用量為1%。

為白色或淡黃色粉末,無味無臭,在60℃以上的熱水中完全溶解,不溶于有機(jī)溶劑。在pH9時(shí)穩(wěn)定性最好,pH6以上可以高溫加熱,pH3.5以下時(shí)加熱會(huì)發(fā)生酸水解。水溶液在有鉀、鈣離子存在時(shí)可生成可逆性凝膠。

使用范圍

作增稠劑、懸浮劑、凝膠劑、乳化劑和穩(wěn)定劑,一般用量0.03%-0.5%。如在可可牛奶中用量為0.025%-0.035%,牛乳凝膠為0.2%-0.3%,酸乳為0.02%-0.03%,加熱殺菌的飲料和牛乳凝膠選取K型。同時(shí),卡拉膠與刺槐樹膠有增效作用,可提高其凝乳強(qiáng)度和黏度。