هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC) في الطلاءات

17 يناير 2026
3:43 صباحاً

Ⅰ.Introduction

في صناعة الطلاءاتوتشمل الوظائف الأساسية لـ HEC: توفير خواص انسيابية ممتازة للتطبيق، ومنع ترسب الأصباغ، وتحسين ثبات التخزين، وإطالة زمن الفتح، والتحكم في الترشيش والترهل. مع النمو العالمي السريع في الطلب العالمي على الطلاءات الصديقة للبيئة ذات الأساس المائي، أصبح HEC أحد البدائل المفضلة لإضافات الطلاء التقليدية القائمة على المذيبات نظرًا لكونه غير سام وعديم الرائحة والتوافق الحيوي الجيد والأداء المتميز. سوف تشرح هذه المقالة بشكل منهجي الخصائص الأساسية وآليات عمل HEC، وتوفر جداول معلمات فنية مفصلة وإرشادات للتركيبة، وتتعمق في حلول التطبيق العملي في أنواع مختلفة من الطلاء، وتقدم مرجعًا تقنيًا شاملاً لموظفي ومهندسي البحث والتطوير.

Ⅱ تحليل متعمق لـ HEC - من التركيب الجزيئي إلى الخواص الأساسية

2.1 التركيب الجزيئي والتركيب الجزيئي

توليفة هيدروكسي إيثيل السليلوز يبدأ بتفاعل السليلوز ألفا عالي النقاء (عادةً ما يكون مشتقًا من لب الخشب أو لب القطن). وفي وجود عامل حفاز قلوي (مثل هيدروكسيد الصوديوم)، يتم تنشيط مجموعات الهيدروكسيل في السليلوز، يلي ذلك تفاعل الأثير مع أكسيد الإيثيلين الذي يُدخل سلاسل هيدروكسي إيثيل جانبية.

البارامترات الهيكلية الرئيسية

درجة الاستبدال (DS): يشير إلى متوسط عدد مجموعات الهيدروكسيل المستبدلة لكل وحدة أنهيدروجلوكوز. وعادةً ما يتراوح DS بين 1.5 و2.5. يؤثر DS على سرعة الذوبان ووضوح المحلول وتحمل الإلكتروليت.

الاستبدال المولاري (MS): يشير إلى متوسط عدد مولات أكسيد الإيثيلين المجمعة لكل وحدة أنهيدروجلوكوز. ونظرًا لأن مجموعة الهيدروكسي إيثيل نفسها تحتوي على مجموعة هيدروكسيل يمكن أن تتفاعل بشكل أكبر، يمكن أن يكون MS أكبر من DS. يؤثر MS بشكل كبير على خصائص احتباس الماء واللزوجة في HEC.

2.2 الخواص الفيزيائية والكيميائية الأساسية ل HEC

الممتلكات	الوصف والقيم النموذجية
المظهر	مسحوق أو حبيبات بيضاء إلى بيضاء مصفرة
قابلية الذوبان	قابل للذوبان بسهولة في الماء البارد والساخن، مكونًا محاليل لزجة شفافة إلى شفافة؛ غير قابلة للذوبان في معظم المذيبات العضوية.
الطابع الأيوني	غير أيونييُظهر توافقًا جيدًا مع معظم الإضافات الأيونية.
نطاق اللزوجة	واسع جدًا (محلول مائي 1%، Brookfield، 25 درجة مئوية)، يمكن أن يتراوح من عشرات إلى عشرات الآلاف من الملليباسكال-ثانية (mPa-s).
استقرار الأس الهيدروجيني	مستقر في نطاق الأس الهيدروجيني من 2-12، ونطاق الأداء الأمثل هو 6-9 أس هيدروجيني. يؤدي التخزين طويل الأجل في ظل ظروف حمضية أو قلوية قوية إلى التحلل.
الاستقرار الحراري	يمكن أن تتحمل المحاليل 100 درجة مئوية تقريبًا لفترات قصيرة؛ يؤدي التعرض لفترات طويلة فوق 80 درجة مئوية إلى فقدان اللزوجة بسبب الأكسدة والتحلل.
القدرة على تشكيل الأفلام	يمكن أن تشكل أغشية شفافة ومرنة، ولكن أغشية HEC النقية لها قوة محدودة وتستخدم عادةً كمواد مضافة بدلاً من المادة الأساسية لتشكيل الأغشية.
قابلية التحلل البيولوجي	عرضة للتحلل الميكروبي؛ لذلك يجب أن تحتوي محاليلها المائية على مواد حافظة مناسبة.

2.3 الآليات الوظيفية الأساسية

آلية التثخين: تشكل مجموعات الهيدروكسيل والأثير العديدة الموجودة على السلاسل الجزيئية لـ HEC شبكات روابط هيدروجينية قوية مع جزيئات الماء. تتمدد السلاسل الجزيئية وتتشابك في الماء من خلال الترطيب، مما يزيد بشكل كبير من مقاومة الاحتكاك الداخلي لتدفق السوائل، وبالتالي تحقيق سماكة فعالة.

التحكم في الريولوجيا (اللدونة الكاذبة): في حالة السكون، تكون شبكة الروابط الهيدروجينية سليمة، ويُظهر النظام لزوجة عالية، مما يعلق الأصباغ ويقاوم الترهل. تحت القص (على سبيل المثال عند التنظيف بالفرشاة أو الدحرجة)، تتعطل شبكة الرابطة الهيدروجينية بشكل عكسي، وتتراصف السلاسل الجزيئية في اتجاه القص، وتنخفض اللزوجة على الفور، مما يجعل التطبيق سهلًا والفيلم سلسًا. بمجرد توقف القص، تتعافى الشبكة بسرعة.

آلية الاحتفاظ بالماء: يمكن للبنية الجزيئية عالية المحبة للماء أن "تحبس" كمية كبيرة من الماء الحر من خلال الرابطة الهيدروجينية، مما يؤخر تغلغل الماء في الركائز المسامية والتبخر في الهواء، مما يوفر "وقتًا مفتوحًا" أطول لتسوية الطلاء ومحاذاة الصبغة وتشكيل الطبقة.

Ⅲ. الأدوار الأساسية ومزايا الأداء لـ HEC في الطلاءات

3.1 العملية الشاملة وتعزيز الأداء الشامل

تحكم ريولوجي ممتاز وخصائص استخدام ممتازة: يضفي HEC على الطلاءات منحنى الانسيابية الكاذبة المثالي "اللزوجة المنخفضة عند القص المرتفع واللزوجة العالية عند القص المنخفض". وهذا يجعل الطلاءات سهلة التفريق والضخ والتطبيق (لا يوجد سحب أثناء الدحرجة أو التنظيف بالفرشاة)، بينما تستعيد اللزوجة عافيتها مباشرةً بعد التطبيق، مما يمنع بشكل فعال ترهل و التقطير على الأسطح الرأسية والزوايا.

احتفاظ فائق بالماء، وإطالة وقت الفتح: خاصة في دهانات اللاتكس الداخلية/الخارجية, معاجينو قذائف الهاونيبطئ HEC فقدان الماء بشكل كبير، مما يجنبك مشاكل مثل تشقق الأغشية، والمسحوق، وعلامات اللفة الناجم عن امتصاص الماء السريع للركيزة وتجفيف السطح، مما يعزز من سلامة الطبقة النهائية وجمالياتها.

تعزيز تعليق الصبغة واستقرار التخزين: يمنع الهيكل الشبكي ثلاثي الأبعاد الذي أنشأته HEC بشكل فعال ترسب وتكتل الأصباغ (مثل ثاني أكسيد التيتانيوم) والمواد المالئة (مثل كربونات الكالسيوم والكاولين)، مما يضمن بقاء الطلاء متجانسًا طوال فترة صلاحيته مع ثبات جيد للعلبة وثبات اللون.

التحكم الفعال في تناثر الاستخدام: أثناء التطبيق بالأسطوانة، يزيد HEC من تماسك الطلاء، مما يقلل من الرذاذ والتناثر الناتج عن الدوران عالي السرعة للأسطوانة، مما يحسن من بيئة التطبيق ويقلل من هدر المواد.

خصائص الفيلم المحسّنة: من خلال تعزيز التوزيع الموحد للأصباغ وإطالة وقت تسوية الطبقة الرطبة، يساهم HEC في تكوين طبقة أكثر كثافة وسلاسة وإخفاءً.

3.2 التأثيرات التآزرية مع إيثرات السليلوز الأخرى

HEC + MC/HPMC: MC/HPMC يُظهر متغيرة الانسيابية أقوى. وبالاقتران مع اللدونة الكاذبة لـ HEC، يمكن تحقيق منحنى انسيابية أكثر انحدارًا، مما يحقق الحالة المثالية "التطبيق السلس للغاية والتثبيت الفوري عند التوقف".

HEC + CMC: في المعجون والجص منخفض التكلفة, CMC يوفر تراكمًا سريعًا في اللزوجة الأولية، بينما يوفر HEC الحفاظ على لزوجة دائمة، مما يحسن من قابلية التجريف وخصائص مقاومة الترهل.

Ⅳ. المعلمات الفنية الرئيسية ودليل الاختيار لـ HEC

الجدول 1: أنواع HEC مصنفة حسب درجة اللزوجة وتطبيقاتها

درجة اللزوجة	قيمة اللزوجة النموذجية (محلول مائي 2%، 25 درجة مئوية، ميجا باسكال في الثانية)	الخصائص الرئيسية	مجالات التطبيق الموصى بها
نوع اللزوجة المنخفضة	100 – 3,000	ذوبان سريع، وشفافية عالية للمحلول، وسيولة جيدة	الطلاءات الداخلية/الخارجية منخفضة اللزوجة، والطلاءات العلوية الشفافة، والأحبار ذات الأساس المائي، والأنظمة التي تتطلب مستوى عالٍ من التسوية
نوع اللزوجة المتوسطة	3,000 – 10,000	خواص الاستخدام العام والتكثيف المتوازن والاحتفاظ بالماء وخصائص التطبيق	دهانات اللاتكس الداخلية القياسية، ودهانات المشاريع، والطلاءات المعمارية متوسطة المدى، والمواد اللاصقة
نوع اللزوجة العالية	10,000 – 30,000	كفاءة سماكة عالية، واحتباس ممتاز للماء، وأداء قوي مضاد للترهل	الطلاءات الخارجية ذات النسيج الخارجي، والطلاءات المرنة، ودهانات الإغاثة، ومعاجين المعجون، والعجائن المقاومة للماء
نوع اللزوجة العالية جداً	> 30,000	كفاءة سماكة عالية للغاية واحتفاظ بالماء وميل قوي لتشكيل الأغشية	معاجين عالية المحتوى الصلب، وملاط البناء/التجصيص, مواد لاصقة البلاط، مانعات التسرب المتخصصة

الجدول 2: تأثير جرعة HEC النموذجية على أداء الطلاء

نظام التطبيق	جرعة HEC الموصى بها (بناءً على الوزن الإجمالي للتركيبة %)	الفعالية الأولية	الاحتياطات
طلاء داخلي مطاطي	0.15% – 0.40%	يوفر لزوجة قاعدية، ويحسن من احتباس الماء، ومضاد للتلطخ	غالبًا ما يتم تركيبه مع HEUR لتحسين الريولوجيا عالية القص
طلاء خارجي مرن	0.25% – 0.50%	مضاد للترهل، يطيل وقت الفتح، يعلق الأصباغ	اختر الدرجات ذات المقاومة الجيدة للماء والعوامل الجوية
الجبس المعجون/الجص الجبس	0.3% – 0.8%	احتفاظ ممتاز بالماء، يحسِّن من قابلية التجريف ومقاومة الترهل	قد تؤثر الجرعة العالية على القوة النهائية ومقاومة الماء
الطلاء الصناعي ذو الأساس مائي	0.1% – 0.3%	يمنع الترسب، ويحسن التدفق والتسوية	ملاحظة التوافق مع مذيبات وراتنجات النظام
لاصق البلاط	0.2% – 0.6%	يحتفظ بالماء لتعزيز ترطيب الأسمنت، ويحسن خصائص مقاومة الانزلاق	ينتج عن استخدام درجات عالية اللزوجة تأثيرات أكثر وضوحًا

Ⅴ. حلول التطبيق العملي

عملية الذوبان والتشتت (مفتاح تجنب التكتل)
الطريقة الموصى بها (الإضافة المباشرة للمسحوق):

تحت التحريك القوي، قم برش مسحوق HEC ببطء في دوامة الماء تحت التحريك القوي.

استمر في التقليب حتى تتشتت الجزيئات وتتبلل بالكامل؛ قد يظل المحلول يبدو غائماً في هذه المرحلة.

اضبط الأس الهيدروجيني إلى 8-9 (يمكن أن يسرع الذوبان)، أو اتركه ينضج لمدة ساعة إلى ساعتين حتى يصبح المحلول صافياً وموحداً.
الطريقة البديلة (طريقة الخلط المسبق):
قم بخلط مسحوق HEC مسبقًا بالتساوي مع مواد المسحوق الأخرى في التركيبة (مثل ثاني أكسيد التيتانيوم ومواد الحشو) أو مع السوائل غير القابلة للذوبان في الماء (مثل جلايكول الإيثيلين)، ثم أضف هذا الخليط إلى الماء تحت التقليب. تمنع هذه الطريقة بفعالية التكتل.

Ⅵ. الخاتمة

كمؤسسة ذات تقنية عالية متخصصة في البحث والتطوير وإنتاج إيثرات السليلوز, تينيسي يدرك بعمق أن تطوير الطلاءات الحديثة عالية الأداء قد تجاوز مجرد إضافة خصائص مادة خام واحدة. وسواء كان الأمر يتعلق بشبكة الاحتفاظ بالماء المزدوجة "الواجهة السائبة" التي تم إنشاؤها بواسطة HEC وHPMC، أو مصفوفة الأداء متعددة الأبعاد التي تشكلها HEC مع مختلف المواد المكثفة والمواد المضافة، فإن جوهر الأمر يكمن في المطابقة الدقيقة وتعظيم الكفاءة.

الاعتماد على التحكم الدقيق في التركيب الجزيئي ودرجة الاستبدال ودرجات اللزوجة والسلوك الانسيابي من إيثرات السليلوز السليلوزية، لا يقتصر دور TENESSY على توفير منتجات فردية عالية الأداء (مثل HEC وHPMC ذات اللزوجة المختلفة) فحسب، بل يمكنها أيضًا، استنادًا إلى رؤيتها العميقة في أنظمة تركيب الطلاء، تزويد العملاء بما يلي "حلول تآزر السليلوز والإيثر السليلوزي". نحن ملتزمون بمساعدة العملاء:

تصميم المنحنيات الريولوجية بدقة: تحقيق تحكم مثالي في الانسيابية طوال العملية بأكملها بدءًا من التخزين والتطبيق وحتى تشكيل الأغشية من خلال التركيب العلمي لمنتجات مثل HEC وHPMC.

التغلب على تحديات التطبيق المحددة: توفير دعم مخصص للتركيبة بناءً على التأثيرات التآزرية لإيثرات السليلوز لمعالجة التحديات مثل التشقق على الركائز سريعة الجفاف، والترهل على الطلاءات السميكة العمودية، والاستخدام في البيئات ذات درجات الحرارة العالية.

تحسين فعالية التكلفة الشاملة من حيث التكلفة: تحقيق التوازن الأمثل بين تكاليف المواد الخام وكفاءة الإنتاج مع ضمان أو حتى تعزيز الأداء النهائي للطلاء من خلال التركيبات التآزرية العلمية.