Herkömmliche Hydroxyethylcellulose (HEC) weist seit langem Nachteile wie eine schlechte Elektrolytbeständigkeit, eine unzureichende Wasserbeständigkeit von Lackfilmen, Spritzbildung beim Auftragen mit der Rolle sowie eine leichte Pigmentabscheidung bei der Verwendung in wasserbasierten Beschichtungen, Produkten für die tägliche Pflege und Reinigung sowie industriellen Emulsionsformulierungen auf. Assoziative Hydroxyethylcellulose, auch bekannt als hydrophob modifizierte Hydroxyethylcellulose (abgekürzt als HMHEC), ist ein modifizierter Celluloseether der zweiten Generation. Dank ihrer einzigartigen hydrophoben assoziativen Molekülstruktur gleicht sie die Mängel herkömmlicher HEC perfekt aus und hat sich zum gängigsten rheologischen Verdickungsmittel für hochwertige wasserbasierte Formulierungen entwickelt.

Was ist assoziative Hydroxyethylcellulose (HMHEC)?

Assoziative Hydroxyethylcellulose wird aus Hydroxyethylcellulose synthetisiert, die aus natürlicher Baumwolle oder Zellstoff gewonnen wird und als Hauptkette dient. Langkettige, hydrophobe C8–C18-Alkyl-Seitenketten werden durch eine Veretherungsreaktion auf das Grundgerüst aufgepfropft, wodurch eine amphiphile Polymerstruktur mit hydrophilen Hauptketten und hydrophoben Seitenketten entsteht.

• Hydrophile Hydroxyethylgruppen: Ermöglichen eine schnelle Auflösung in kaltem Wasser und sind mit allen wasserbasierten Systemen kompatibel.
• Hydrophobe Alkylseitenketten: Sie bewirken eine hydrophobe Assoziation zwischen Molekülen und Emulsionspartikeln, wodurch eine reversible dreidimensionale Netzwerkstruktur entsteht, was zu der Bezeichnung “assoziativ“ führt.
  Im Gegensatz zu herkömmlichem HEC, das ausschließlich durch Wasserstoffbrückenbindungen und molekulare Verflechtung verdickt, nutzt HMHEC einen dualen Verdickungsmechanismus, der Wasserstoffbrückenbindungen und hydrophobe Assoziation kombiniert, was zu einer sprunghaften Verbesserung der rheologischen Eigenschaften führt.

Fünf wesentliche Leistungsvorteile von HMHEC

1. Extrem hohe Verdickungsleistung, wodurch die Kosten für die Dosierung der Formulierung gesenkt werden

Um die gleiche Zielviskosität zu erreichen, kann die Dosierung von HMHEC im Vergleich zum herkömmlichen HEC um 30%–50% reduziert werden. Bereits eine geringe Zugabe sorgt für eine ideale Viskosität in der Dose, wodurch sich die Zugabemenge an Zellulosepulver und die Gesamtkosten für Rohstoffe senken lassen, was das Produkt für Rezepturen in der industriellen Massenproduktion geeignet macht.

2. Hervorragende Pseudoplastizität für ausgezeichnete Verarbeitbarkeit (Kernvorteil bei Beschichtungen)

Es zeichnet sich durch eine ausgeprägte scherverdünnende Eigenschaft aus:

• Geringe Scherbeanspruchung im Ruhezustand: Das System behält eine hohe Viskosität bei, um ein Absacken beim vertikalen Auftragen auf Wände zu verhindern, und tropft auch bei dickem Auftrag nicht.
• Hohe Scherkräfte beim Auftragen mit Rolle oder Pinsel: Die Viskosität sinkt rapide, was zu einem gleichmäßigen, seidenweichen Farbauftrag führt. Dies reduziert Farbspritzer erheblich, verringert Verschmutzungen auf der Baustelle und Materialverluste und sorgt für Lackfilme mit weniger Pinselspuren und hervorragender Ebenheit.

3. Beständigkeit gegenüber Salz und Tensiden, stabile Leistung über einen breiten pH-Bereich hinweg bei komplexen Systemen

Herkömmliches HEC verliert stark an Viskosität, wenn es Elektrolyten oder hochkonzentrierten Tensiden ausgesetzt wird. Das hydrophobe Assoziationsnetzwerk von HMHEC erhöht die Salzbeständigkeit um das 2- bis 3-Fache und bietet eine stabile Leistung im pH-Bereich von 3,5 bis 11,0.

• Keine Phasentrennung in Waschmitteln mit hohem Salzgehalt und Shampoos mit kationischen Weichmachern;
• Anhaltende Viskosität ohne Abnahme während der Langzeitlagerung von Industrielacken, die Titandioxid und anorganische Füllstoffe enthalten.

4. Langfristige Suspensionsstabilität zur Verhinderung der Sedimentation von Pigmenten und Ölphasen

Hydrophobe Gruppen adsorbieren Pigmentpartikel, Emulsionsharze, Silikonöl und Fett, um die dispergierten Phasen zu binden und ein stabiles kolloidales System aufzubauen:

•  Latexfarben: Auch nach monatelanger Lagerung kommt es zu keiner Absetzung oder Wasserabscheidung von Titandioxid und Farbpasten;
•  Körperpflegeprodukte: Gleichmäßige Verteilung von Silikonöl und ätherischen Pflanzenölen, ohne dass sich am Flaschenboden ölige Ablagerungen ansammeln
• Druckpasten: Gleichmäßige Suspension von Farbstoffen für scharfe Druckkonturen ohne Ausbluten der Farben.

5. Verbesserte Wasserbeständigkeit von Lackfilmen ohne Einbußen beim Glanz

Herkömmliches HEC enthält übermäßig viele hydrophile Gruppen, was bei Kontakt mit Wasser zu einer Weißfärbung und einer schlechten Scheuerbeständigkeit der Schichten führt. Die hydrophoben Seitenketten von HMHEC verringern die Gesamt hydrophilie und verbessern dadurch die Wasserbeständigkeit und Scheuerbeständigkeit der getrockneten Schichten deutlich. Gleichzeitig weist es eine hervorragende Verträglichkeit mit Acrylemulsionen und PU-Dispersionen auf und verursacht keinen Glanzverlust oder Trübungen auf Beschichtungen.

Vier wichtige industrielle Anwendungsbereiche

1. Industrie für wasserbasierte Beschichtungen (größtes Anwendungsgebiet)

Latexfarben für den Innen- und Außenbereich, Holzlacke auf Wasserbasis, Decklacke für Kunststoffe, industrielle Korrosionsschutzfarben auf Wasserbasis, Druckfarben auf Wasserbasis

Hauptfunktionen: Anpassung der Rheologie, Durchhangbeständigkeit, Spritzschutz, Suspension von Füllstoffen und verbesserte Wasserbeständigkeit von Beschichtungsfilmen. In Kombination mit assoziativen Polyurethan-Verdickungsmitteln kann es herkömmliches HEC ersetzen, um ein Gleichgewicht zwischen Verarbeitbarkeit und Lagerstabilität herzustellen.

2. Körperpflege und Haushaltschemikalien (für hochwertige Wasch- und Pflegeprodukte)

Sulfatfreies Shampoo, Haarspülung, Duschgel, Gesichtscreme, transparentes Gel, Sonnencreme

HMHEC ist mild und nicht reizend. Es verdickt Formulierungen und stabilisiert gleichzeitig Silikonölsysteme, wodurch ein dichter und langanhaltender Schaum entsteht, der nach dem Ausspülen keine klebrigen Rückstände hinterlässt. Lösungen mit transparenten Formulierungen sind kristallklar.

3. Textildruckpasten

Reaktive Druckpasten, Pigmentdruckpasten
Es verbessert die Dispergierbarkeit der Farbstoffe, sorgt für scharfe Druckkanten, verhindert das Verstopfen des Siebs und gewährleistet eine stabile Leistung von elektrolytbeständigen Farbpasten-Systemen.

4. Segmentierte Branchen: Ölfeld, Pharmazeutika und Baustoffe

• Bohr- und Fracking-Flüssigkeiten auf Wasserbasis für Ölfelder: Beständig gegen mineralhaltiges Formationswasser und mit hervorragender Suspensions- und Tragfähigkeit für Stützmittel.
• Topische Arzneimittelgele, Suspensionen zum Einnehmen: Mildes Verdickungsmittel mit guter Biokompatibilität.
• Bauschlämme auf Wasserbasis, Klebstoffe auf Wasserbasis: Sorgen für Wasserrückhaltung und Verdickungseffekte, um die Verarbeitbarkeit während der Bauarbeiten zu verbessern