Хидроксипропил метилцелулозата (HPMC, хидроксипропил метилцелулоза) е важен целулозен етер, широко използван в строителството, медицината, храните и други области и е особено често срещан в строителните материали. Задържането на вода на HPMC е едно от важните му свойства и играе ключова роля за ефективността на много сценарии на приложение. Факторите, които влияят върху задържането на вода на HPMC, включват молекулна структура, степен на заместване, молекулно тегло, разтворимост, температура на околната среда, добавки и др.
1. Молекулярна структура
HPMC е целулозно производно, чиято молекулярна структура има значително влияние върху задържането на вода. Молекулната структура на HPMC съдържа хидрофилен хидроксил (-OH), липофилен метил (-CH3) и хидроксипропил (-CH2CHOHCH3). Съотношението и разпределението на тези хидрофилни и липофилни групи имат пряко въздействие върху ефективността на HPMC при задържане на вода.
Ролята на хидроксилните групи: Хидроксилните групи са хидрофилни групи, които могат да образуват водородни връзки с водни молекули, като по този начин спомагат за подобряване на задържането на вода на HPMC.
Ролята на метиловите и хидроксипропиловите групи: Тези групи са хидрофобни и могат да повлияят на разтворимостта и температурата на желиране на HPMC във вода, като по този начин повлияят на ефективността на задържане на вода.
2. Степен на заместване
Степента на заместване (DS) се отнася до средния брой заместени хидроксилни групи в целулозните молекули. За НРМС обикновено се отнася до степента на заместване на метокси (-OCH3) и хидроксипропокси (-OCH2CHOHCH3), т.е. степента на заместване на метокси (MS) и степента на заместване на хидроксипропокси (НР):
Висока степен на заместване: Колкото по-висока е степента на заместване, толкова повече хидрофилни групи HPMC има и теоретично задържането на вода ще се подобри. Въпреки това, твърде високата степен на заместване може да доведе до прекомерна разтворимост и ефектът на задържане на вода може да бъде намален.
Ниска степен на заместване: HPMC с ниска степен на заместване има слаба разтворимост във вода, но образуваната мрежеста структура може да бъде по-стабилна, като по този начин поддържа по-добро задържане на вода.
Регулирането на степента на заместване в рамките на определен диапазон може да оптимизира задържането на вода на HPMC. Общите диапазони на степента на заместване обикновено са 19-30% за метокси и 4-12% за хидроксипропокси.
3. Молекулно тегло
Молекулното тегло на HPMC има значително влияние върху задържането на вода:
Високо молекулно тегло: HPMC с високо молекулно тегло има по-дълги молекулни вериги и образува по-плътна мрежеста структура, която може да поеме и задържи повече вода, като по този начин подобрява задържането на вода.
Ниско молекулно тегло: HPMC с ниско молекулно тегло има по-къси молекули и относително слаб капацитет за задържане на вода, но има добра разтворимост и е подходящ за приложения, които изискват по-бързо разтваряне.
Обикновено диапазонът на молекулното тегло на HPMC, използван в строителните материали, варира от 80 000 до 200 000.
4. Разтворимост
Разтворимостта на HPMC пряко влияе върху задържането на вода. Добрата разтворимост помага на HPMC да се диспергира напълно в матрицата, като по този начин образува еднаква водозадържаща структура. Разтворимостта се влияе от:
Температура на разтваряне: HPMC се разтваря бавно в студена вода, но се разтваря по-бързо в топла вода. Твърде високата температура обаче ще доведе до твърде високо разтваряне на HPMC, което ще повлияе на неговата водозадържаща структура.
Стойност на pH: HPMC е чувствителен към стойността на pH и има по-добра разтворимост в неутрална или слабо кисела среда. Може да се разгради или да има намалена разтворимост при екстремни стойности на pH.
5. Околна температура
Температурата има значително влияние върху задържането на вода на HPMC:
Ниска температура: При ниска температура разтворимостта на HPMC намалява, но вискозитетът е по-висок, което може да образува по-стабилна водозадържаща структура.
Висока температура: Високата температура ускорява разтварянето на HPMC, но може да причини увреждане на водозадържащата структура и да повлияе на нейния водозадържащ ефект. Като цяло доброто задържане на вода може да се поддържа под 40 ℃.
6. Добавки
HPMC често се използва заедно с други добавки в практически приложения. Тези добавки могат да повлияят на задържането на вода на HPMC:
Пластификатори: като глицерол и етилен гликол, които могат да подобрят гъвкавостта и задържането на вода на HPMC.
Пълнители: като гипс и кварцов прах, ще повлияят на задържането на вода на HPMC и ще променят характеристиките му на дисперсия и разтваряне чрез взаимодействие с HPMC.
7. Условия за кандидатстване
Ефективността на задържане на вода на HPMC също ще бъде засегната при различни условия на приложение:
Строителни условия: като време за строителство, влажност на околната среда и т.н. ще повлияят на ефекта на задържане на вода на HPMC.
Употребявано количество: Количеството HPMC пряко влияе върху задържането на вода. Като цяло HPMC с по-висока дозировка показва по-добър ефект на задържане на вода в циментов разтвор и други материали.
Има много фактори, които влияят върху задържането на вода на HPMC, включително неговата молекулна структура, степен на заместване, молекулно тегло, разтворимост, температура на околната среда, добавки и действителни условия на приложение. По време на процеса на прилагане, чрез рационален избор и регулиране на тези фактори, ефективността на задържане на вода на HPMC може да бъде оптимизирана, за да отговори на нуждите на различни области.
Време на публикуване: 24 юни 2024 г