Целюлозні загусники CELLOSIZE™ (ГЕЦ)
Гідроксиетилцелюлоза CELLOSIZE™ (ГЕЦ, HEC; CAS №9004-62-0) - неіоногенний водорозчинний ефір целюлози виробництва Dow. За структурою - полісахаридний ланцюг з гідроксиетильними замісниками на вільних гідроксилах глюкопіранозних ланок (-OCH₂CH₂OH). Полімер розчиняється в холодній і гарячій воді за pH від 2 до 12, утворюючи прозорі або слабко опалесціюючі розчини. Усі розчини демонструють псевдопластичну (зсувотоннювальну) реологію: в'язкість спадає при зростанні швидкості зсуву та відновлюється в стані спокою, що забезпечує рівномірне нанесення пензлем, валиком або розпилювачем та стійкість до провисання. Динамічна в'язкість розчинів (Брукфілд LVF, 25°C) варіює від 300 мПа·с (марка QP-300, 2%) до понад 5500 мПа·с (QP-100MH-V, 1%).
Асортимент CELLOSIZE™ охоплює кілька спеціалізованих серій:
- Серія QP (стандартна): QP-300, QP-2000, QP-4400H, QP-15000H, QP-30000H, QP-52000H, QP-100MH, QP-100MH-V - динамічна в'язкість 2% розчину 300-6000 мПа·с або 1% розчину 1100-5500+ мПа·с; густина 1,36-1,38 г/мл, насипна 360-600 кг/м³.
- Серія ER (ферментостійка): ER-4400, ER-15M, ER-30M, ER-37M, ER-52M, ER-100M - модифікована структура зі зниженою чутливістю до целюлолітичних ферментів; в'язкість і час гідратації еквівалентні відповідним маркам QP; густина 1,32-1,34 г/мл.
- PCG-10 (персональний догляд): динамічна в'язкість 1% розчину 4400-6000 мПа·с; диспергується в холодній воді без нагрівання.
- Oilfield-марки HEC-15, HEC-18, HEC-60: для тампонажних і бурових систем; в'язкість 2% розчину 50-105, 250-400 і 180-325 мПа·с відповідно; HEC-60 розроблена для середовищ з вмістом NaCl до 15%.
- CELLOSIZE HMHEC 500 (гідрофобно модифікована ГЕЦ): подвійний механізм загущення - переплетення ланцюгів та асоціація гідрофобних груп; в'язкість 1% розчину 600-1200 мПа·с; ньютонівська зона при зсуві нижче ~12 с⁻¹ з різким переходом до псевдопластичного плину.
- CELLOSIZE Texture (ГПМЦ): серія на основі гідроксипропілметилцелюлози (INCI: Hydroxypropyl Methylcellulose) для косметики; в'язкість 2% розчинів від 40-60 мПа·с (Texture E50) до 75000-140000 мПа·с (Texture K100M).
У воднодисперсійних лакофарбових матеріалах ГЕЦ серій QP та ER задає псевдопластичну реологію, стабілізує пігментну дисперсію під час зберігання та усуває кратероутворення і патьоки. Серія ER критична для фарб із ризиком ферментативної деградації: целюлаза, що продукується бактеріями й грибками, розкладає стандартну ГЕЦ до ~60 KU за дні або місяці, а біоцид не здатний інактивувати вже утворений фермент. У будівельних розчинах ГЕЦ підвищує водоутримувальну здатність згідно з вимогами ДСТУ Б В.2.7-126, забезпечуючи рівномірну гідратацію цементного в'яжучого. В нафтогазовій галузі марки HEC-15/-18/-60 застосовуються як агенти водоутримання та модифікатори реології в тампонажних системах - флюїдовтрати HEC-60 становлять ~30 мл (без солі) і 42-80 мл при 5-15% NaCl (1000 psi). У засобах персонального догляду (шампуні, кондиціонери, гелі для гоління, маски) ГЕЦ сумісна з аніонними, катіонними й амфотерними ПАР; HMHEC 500 додатково знижує розбризкування при нанесенні валиком і покращує вирівнювання покриття.
Під час вибору марки CELLOSIZE™ визначальними є цільова в'язкість за низьких і високих швидкостей зсуву, ризик ферментативної деградації та концентрація електролітів у системі. Високов'язкі марки (QP-100MH, QP-52000H) застосовують за мінімальних дозувань і забезпечують максимальну стійкість до провисання; низков'язкі (QP-300, QP-4400H) дають краще вирівнювання і знижують розбризкування. Концентрація розчинів не повинна перевищувати 2,5-3%: вище - в'язкість стає некерованою. Зберігати в сухому приміщенні при температурі не вище 40°C. Для коректного підбору марки та рівня введення рекомендується запитувати TDS виробника або погоджувати вибір із технічним спеціалістом.
Чим ГЕЦ CELLOSIZE™ відрізняється від асоціативних загусників HEUR/HASE при загущенні латексної фарби? ГЕЦ загущує за рахунок переплетення полімерних ланцюгів і не залежить від взаємодії з поверхнею латексних часток - саме тому вона стабільна до електролітів і працює в діапазоні pH 2-12 без аномалій в'язкості. Обмеження - нижча в'язкість при середньому зсуві (ICI) порівняно з HEUR, що зменшує покривність; для балансу ГЕЦ і HEUR/HASE часто комбінують в одній рецептурі за результатами лабораторних випробувань.
Чи підходить CELLOSIZE™ для систем із високим вмістом NaCl? Стандартні марки QP/ER стійкі до розчинених електролітів при помірному вмісті солей, але при NaCl понад 5% застосовується спеціалізована марка HEC-60. За даними випробувань Dow, HEC-60 при 5% NaCl дає флюїдовтрати 42 мл, при 10% - 60 мл, при 15% - 80 мл (1000 psi, сито 325 меш), тоді як HEC-15 при NaCl > 5% повністю втрачає функцію водоутримання.