Загуститель (гелеобразователь) FLOGEL 700

Загуститель FLOGEL 700 представляет собой сшитую полиакриловую кислоту.

Загустители и гелеобразователи позволяют получить продукты с нужной консистенцией, улучшают и сохраняют структуру продуктов. По химической природе они представляют собой линейные или разветвленные полимерные цепи с гидрофильными группами, которые вступают в физическое воздействие с имеющейся в продукте водой. Эффект загущения при использовании гелеобразователей/загустителей часто достигается простым набуханием в водной фазе. Молекулы загустителя свернуты в клубки. При попадании в водную или водосодержащую среду клубок молекулы загустителя (благодаря сольватации) раскручивается. При этом ограничивается подвижность молекул воды, а вязкость раствора возрастает.

Загустители и гелеобразователи обладают следующими свойствами:

• Растворимы в воде, ароматических углеродах, спирте;
• Образуют устойчивую вязкую субстанцию в продукте;
• Стабильно удерживают воду;
• Синергичны с биополимерами белковой природы;
• Способны к образованию прозрачной и прочной пленки;
• Не растворимы в органических растворителях, маслах и жирах;
• Не имеют выраженного запаха и вкуса;
• Не токсичны;
• Способны к бактериостатическому/бактерицидному действию;
• Способны к лифтинговому и увлажняющему действию на кожу;
• Хорошо совместимы со многими химическими веществами.

FLOGEL 700 выполняет три основные функции:

• Сгущение в пределах широкого диапазона вязкости и придание желаемых свойств текучему материалу,
• Стабилизация твердых частиц в суспензии,
• Стабилизация эмульсии.

Свойства FLOGEL 700

Каждая частица (диаметром около 0,2 мкм со средним размером агломерата 27 мкм) представляет собой сетчатую структуру из полимерных цепей, которые соединены посредством поперечных связей.

Скрученный FLOGEL 700

При контакте с водой начинается гидратация, которая приводит к раскручиванию полимерной сетки FLOGEL 700. Результатом этого является повышение вязкости водной дисперсии (полимер FLOGEL 700 не растворяется в воде, но разбухает). Для достижения полной вязкости необходимо раскрутить сетку полимерных цепей.

Раскрученный FLOGEL 700

ВЫБОР НЕЙТРАЛИЗУЮЩЕГО АГЕНТА

В продаже существует несколько типов оснований (т. е. нейтрализаторов). Чаще всего в качестве органических оснований в водной системе используются гидроксиды натрия, калия и аммония. В случае водо-спиртовых систем выбор нейтрализатора зависит от гидрофильности уплотняемой среды (т.е. гидрофильность снижается с увеличением количества спирта в среде). Гидрофильность выбранного нейтрализатора будет снижаться с увеличением количества спирта в среде (примеры приведены в таблице ниже).

Примеры зависимости нейтрализующего агента от количества спирта в среде.

Тот же самый принцип действителен и для уплотняющих органических растворителей – рекомендуется органический амин. FLOGEL 700 может быть использован для сгущения разнообразных полигидроксирастворителей (таких как диолы, тиолы и полиолы) без нейтрализующей добавки, поскольку механизм загущения заключается в образовании водородных связей. Во многих случаях для эмульсионной системы целесообразно использовать двойные нейтрализаторы (неорганический и органический).

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ВОДНОЙ ДИСПЕРСИИ FLOGEL 700

Как было сказано выше, вязкость FLOGEL 700, например, в воде возрастет при нейтрализации основанием (таким, как гидроксид натрия). На рисунке показана взаимозависимость вязкости и рН для 0,5 %-ной водной дисперсии. Вязкость водной дисперсии возрастает при нейтрализации FLOGEL 700, затем вязкость дисперсии постоянна во всем диапазоне рН, обычно 5 – 10 (т. е. имеет вид плоского плато, как на рисунке ниже).. При дальнейшем добавлении основания (т. е. рН > 12) вязкость водной дисперсии резко падает. Этот эффект обусловлен наличием избыточного количества ионов. Следовательно, для того, чтобы поддерживать максимальную эффективность загущения, необходимо избегать чрезмерного повышения рН.

Влияние рН на вязкость 0,5%-ной водной дисперсии

На самом деле, нейтрализованный вариант FLOGEL 700 (в форме соли) это полиэлектролит. Следовательно, вязкость водной дисперсии чувствительна к присутствию электролитов (напр., неорганических солей). Влияние одно- и двухвалентных солей показано на рисунке. В случае двухвалентных ионов (напр., хлористого кальция) вязкость уменьшается более резко, чем в случае одновалентных ионов (напр., хлористого натрия). В случае двухвалентных ионов также может произойти выпадение твердого осадка. В производственной практике использование некоторого избытка FLOGEL 700 или хелатообразователя (например, ЭДТА), или обоих, с точки зрения сохранения эффективности уплотнения может оказаться сильнее присутствия неорганических солей.

Влияние соли на вязкость 0,5%-ной водной дисперсии FLOGEL 700 при pH 7

Эффективность загущения растет с повышением концентрации FLOGEL 700 при определенном значении pH (напр., 7), как показано на рисунке. Обычно вязкость водной дисперсии несколько снижается при высоких температурах (напр., 60 - 70 °C), как показано на рисунке.

Влияние концентрации FLOGEL 700 на вязкость при pH 7

Влияние температуры на вязкость 0,5%-ной водной дисперсии FLOGEL 700 при pH 7

Водные дисперсии FLOGEL 700 демонстрируют свойства псевдопластичности (т. е. дисперсия имеет высокую структурную вязкость в состоянии покоя, но низкую вязкость при напряжении сдвига). При нормальных условиях после снятия напряжения сдвига дисперсия вновь возвращается к высокой структурной вязкости. Это уникальное реологическое свойство FLOGEL 700 создает ряд самых разных преимуществ, например, прилипание при нанесении на вертикальную поверхность и отсутствие брызг при выливании из контейнера.

Предел текучести – это минимальное усилие сдвига, необходимое для того, чтобы материал начал течь. Нейтрализованные водные дисперсии FLOGEL 700 имеют высокий предел текучести, что важно во многих областях применения, таких, как придание стабильности суспензиям и эмульсиям и свойства прилипания к вертикальным поверхностям (как указано выше). Предел текучести можно приблизитель но оценить при помощи вискозиметра Brookfield RVT и по следующему уравнению:

Брукфильдовский предел текучести = (Кажущаяся вязкость при 0,5 об/мин 6 Кажущаяся вязкость при 1 об/мин)/100.

Предел текучести и вязкость водных дисперсий – это два важных фактора, от которых зависит стабильность эмульсии и стабильность нерастворимых взвешенных твердых частиц в некоторой среде.

КАК ПРИГОТОВИТЬ ВОДНУЮ ДИСПЕРСИЮ

FLOGEL 700 имеет высокое сродство к воде и частицы порошка очень быстро присоединяют воду. Для достижения однородности дисперсии необходимо иметь устройство для медленного и равномерного диспергирования порошка FLOGEL 700 в воде. Необходимо принять меры для того, чтобы избежать образования комков частично гидратированных частиц и больших агломератов частиц с увлажненной поверхностью, которые требуют много времени для диспергирования (в случае недостаточно долгого перемешивания появятся похожие на рыбий глаз разбухшие частицы). При диспергировании порошка полимера необходимо постоянно производить перемешивание (рекомендуемая скорость: 800–1200 об/мин). При надлежащих условиях введения добавки в течение 30 минут можно получить однородную (без комков) дисперсию FLOGEL 700. После этого водная дисперсия готова к последующей нейтрализации основанием в соответствии со стандартной методикой.

При приготовлении водной дисперсии FLOGEL 700 может образоваться пена. В большинстве случаев пена может быть удалена путем добавления небольшого количества сильной минеральной кислоты (напр., соляной или фосфорной).

Вышеописанная методика также может применяться для приготовления дисперсий FLOGEL 700 в растворах. FLOGEL 700, как правило, очень хорошо диспергируется в растворах.

В системах, содержащих воду и растворитель, сначала рекомендуется  диспергировать FLOGEL 700 в фазе растворителя, а затем в материал добавить воду (и основание для нейтрализации).

ОБРАЩЕНИЕ С FLOGEL 700, НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ И ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

FLOGEL 700 поставляется в картонных коробках на 20 кг и в мелкой фасовке по 1кг. Полимер представляет собой гигроскопичный мелкий порошок. Во время хранения контейнеры должны быть герметично закрыты для того, чтобы избежать поглощения влаги материалом. При работе с химикатами необходимо принимать меры для контроля за пылью. Дополнительную информацию можно получить, ознакомившись с листком данных по безопасности материала.

FLOGEL 700 – это высокомолекулярная сшитая полиакриловая кислота. Как и в случае других высокомолекулярных сшитых полимеров, FLOGEL 700 в силу своих химических и физических особенностей отличается слабой токсичностью и незначительно раздражает кожу и глаза. Он также демонстрирует слабую токсичность в воде.

Полимер FLOGEL 700 не разлагается микроорганизмами и не поддерживает рост плесневых грибков. Полимер FLOGEL 700 (главным образом, в форме нейтрализованной соли) удаляется вместе с биомассой во время нормальной очистки сточной воды. Поэтому FLOGEL 700 не считается способным при обычной очистке сточной воды попадать в окружающую среду.

Полимер FLOGEL 700 включен в перечни химических веществ следующих стран:

• США – TSCA,
• ЕЭС – EINECS,
• Канада – DSL,
• Япония – MITI,
• Австралия – AICS,
• Корея – KICS.

Наименование полимера FLOGEL 700 по CTFA/INCI в таких областях применения как личная гигиена и косметика – карбомер, карбопол.