La hidroxietilcelulosa tradicional (HEC) ha adolecido durante mucho tiempo de inconvenientes como una escasa resistencia a los electrolitos, una resistencia al agua insuficiente de las películas de pintura, salpicaduras durante la aplicación con rodillo y una fácil sedimentación de los pigmentos cuando se utiliza en recubrimientos al agua, productos de cuidado diario y de limpieza, y formulaciones de emulsiones industriales. La hidroxietilcelulosa asociativa, también conocida como hidroxietilcelulosa modificada hidrofóbicamente (abreviada como HMHEC), es un éter de celulosa modificado de segunda generación. Gracias a su estructura molecular asociativa hidrofóbica única, compensa a la perfección las deficiencias de la HEC convencional y se ha convertido en el espesante reológico más utilizado para formulaciones al agua de alta gama.

¿Qué es la hidroxietilcelulosa asociativa (HMHEC)?

La hidroxietilcelulosa asociativa se sintetiza utilizando como cadena principal hidroxietilcelulosa derivada del algodón natural o de la pulpa de madera. Las cadenas laterales hidrofóbicas de alquilo de cadena larga C8–C18 se injertan en la cadena principal mediante una reacción de eterificación, formando una estructura polimérica anfifílica con cadenas principales hidrofílicas y cadenas laterales hidrofóbicas.

• Grupos hidroxietilo hidrófilos: permiten una rápida disolución en agua fría y son compatibles con todos los sistemas a base de agua.
• Cadenas laterales alquílicas hidrofóbicas: generan una asociación hidrofóbica entre las moléculas y las partículas de la emulsión para formar una estructura reticular tridimensional reversible, lo que da lugar al nombre de “asociativa»
  A diferencia del HEC convencional, que espesa únicamente mediante enlaces de hidrógeno y entrelazamiento molecular, el HMHEC adopta un mecanismo de espesamiento dual que combina los enlaces de hidrógeno y la asociación hidrofóbica, lo que supone una mejora considerable en las propiedades reológicas.

Las cinco ventajas fundamentales de HMHEC en cuanto al rendimiento

1. Eficiencia de espesamiento ultraalta, lo que reduce el coste de dosificación de la formulación

Para alcanzar la misma viscosidad objetivo, la dosis de HMHEC puede reducirse entre 30% y 50% en comparación con la dosis convencional de HEC. Una pequeña adición proporciona la viscosidad ideal en la lata, lo que reduce la cantidad de celulosa en polvo que se añade y el coste total de las materias primas, por lo que resulta adecuado para fórmulas de producción industrial a gran escala.

2. Excepcional pseudoplasticidad para un rendimiento óptimo en la construcción (ventaja clave para los recubrimientos)

Se caracteriza por una marcada propiedad de fluidez por cizallamiento:

• Bajo cizallamiento en reposo: el sistema mantiene una alta viscosidad para evitar el descuelgue durante el recubrimiento de paredes verticales, sin que se produzcan goteos al aplicar capas gruesas.
• Alto cizallamiento durante el recubrimiento con rodillo o brocha: la viscosidad desciende rápidamente, lo que permite un acabado suave y sedoso. Reduce considerablemente las salpicaduras de pintura, minimiza la contaminación en la obra y la pérdida de material, y proporciona capas con menos marcas de brocha y una planitud superior.

3. Resistencia a la sal y a los tensioactivos; rendimiento estable en un amplio rango de pH para sistemas complejos

El HEC convencional sufre una fuerte pérdida de viscosidad cuando se expone a electrolitos o a tensioactivos de alta concentración. La red asociativa hidrofóbica del HMHEC multiplica por 2 o por 3 la resistencia a la sal, con un rendimiento estable en un rango de pH de 3,5 a 11,0.

• No se produce separación de fases en los productos de lavado con alto contenido en sal ni en los champús con acondicionadores catiónicos;
• Viscosidad constante, sin pérdida de viscosidad, durante el almacenamiento a largo plazo de recubrimientos industriales que contienen dióxido de titanio y cargas inorgánicas.

4. Estabilidad a largo plazo de la suspensión para evitar la sedimentación de los pigmentos y las fases oleosas

Los grupos hidrofóbicos adsorben partículas de pigmento, resinas en emulsión, aceite de silicona y grasa para fijar las fases dispersas y formar un sistema coloidal estable:

•  Pinturas de látex: no se produce sedimentación ni separación del dióxido de titanio y las pastas de color tras meses de almacenamiento;
•  Productos de higiene personal: dispersión uniforme del aceite de silicona y los aceites esenciales vegetales, sin que se acumulen sedimentos aceitosos en el fondo del frasco.
• Pastas de impresión: suspensión homogénea de colorantes que permite obtener contornos nítidos en la impresión sin que el color se corra.

5. Mejora de la resistencia al agua de las capas de pintura sin perder brillo

El HEC tradicional contiene un exceso de grupos hidrofílicos, lo que provoca un blanqueamiento y una escasa resistencia al frotamiento de las películas cuando se exponen al agua. Las cadenas laterales hidrofóbicas del HMHEC reducen la hidrofílicidad general, lo que mejora notablemente la resistencia al agua y al frotamiento de las películas secas. Al mismo tiempo, presenta una excelente compatibilidad con emulsiones acrílicas y dispersiones de poliuretano, y no provoca pérdida de brillo ni opacidad en los recubrimientos.

Cuatro grandes ámbitos de aplicación industrial

1. Industria de los recubrimientos al agua (el campo de aplicación más importante)

Pinturas de látex para interiores y exteriores, barnices para madera al agua, capas de acabado para plásticos, pinturas industriales anticorrosivas al agua, tintas de impresión al agua

Funciones principales: ajuste de la reología, resistencia al descuelgue, protección contra las salpicaduras, suspensión de los rellenos y mejora de la resistencia al agua de las películas de recubrimiento. Puede sustituir al HEC convencional cuando se combina con espesantes asociativos de poliuretano para equilibrar el rendimiento en la aplicación y la estabilidad durante el almacenamiento.

2. Cuidado personal y productos químicos de uso diario (para productos de lavado y cuidado de alta gama)

Champú sin sulfatos, acondicionador, gel de baño, crema facial, gel transparente, protector solar

HMHEC es un producto suave y no irritante. Aumenta la densidad de las fórmulas al tiempo que estabiliza los sistemas de aceite de silicona, proporcionando una espuma densa y duradera sin dejar residuos pegajosos tras el aclarado. Las soluciones de fórmulas transparentes son cristalinas.

3. Pastas para estampación textil

Pastas de impresión reactivas, pastas de impresión con pigmentos
Mejora la dispersabilidad del colorante, proporciona bordes de impresión nítidos, evita la obstrucción de la malla y mantiene un rendimiento estable de los sistemas de pastas de color resistentes a los electrolitos.

4. Sectores: Yacimientos petrolíferos, productos farmacéuticos y materiales de construcción

• Fluidos de perforación y fracturación para yacimientos petrolíferos a base de agua: resistentes al agua de formación mineral y con una excelente capacidad de suspensión y transporte de agentes de apuntalamiento.
• Geles farmacéuticos tópicos, suspensiones orales: agente espesante suave con una biocompatibilidad favorable.
• Lechadas de construcción a base de agua, adhesivos a base de agua: aportan efectos de retención de agua y espesamiento para mejorar la trabajabilidad durante la construcción