Hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC)és un polímer soluble en aigua àmpliament utilitzat en materials de construcció, farmacèutics, indústries de productes químics i productes químics. HPMC té un bon espessiment, retenció d’aigua, propietats de formació de pel·lícules i enllaçats, i és especialment important en materials basats en ciment i de guix. El procés de dissolució de Kimacell®HPMC a l’aigua es veu afectat per molts factors, entre els quals la característica de retard d’hidratació és un factor clau, especialment en la indústria de la construcció, que determina el rendiment de la construcció i la qualitat final del morter, la massilla i altres productes. Per tant, estudiar les característiques de retard d’hidratació de l’HPMC és de gran importància per optimitzar les formulacions de materials.
1. Mecanisme de retard d’hidratació HPMC
La dissolució de HPMC en aigua implica quatre etapes: humitat de superfície, dispersió de partícules, inflor i dissolució. Quan les partícules de HPMC convencionals estan en contacte directe amb l’aigua, la capa superficial absorbirà ràpidament l’aigua per formar una capa de gel, cosa que dificulta la dissolució posterior de les partícules internes, mostrant així un fenomen de retard d’hidratació. Per millorar el rendiment de la construcció, alguns productes HPMC són tractats especialment, com ara l’etificació de superfície o el tractament de recobriment, per ampliar encara més el temps d’hidratació i millorar el temps obert i l’operació durant la construcció.
Els principals factors que afecten el retard d’hidratació són:
Distribució de la mida de les partícules: partícules més grans es dissolen més lentament que les partícules petites i el temps de retard d’hidratació és més llarg.
Tractament superficial: alguns HPMC estan reticulats o es recoberen hidrofòbicament, cosa que pot retardar significativament la hidratació.
Temperatura de la solució: L’augment de la temperatura pot accelerar la dissolució de HPMC, però també pot afectar les característiques de retard d’hidratació dins d’un determinat rang.
Sistema de dissolvents: els electròlits, el valor de pH i altres additius poden afectar la taxa de dissolució i el temps de retard d’hidratació de HPMC.
2. Disseny i mètodes experimentals
2.1 Materials experimentals
Mostres de HPMC (diferents viscositats, diferents tipus de tractament de superfície)
Aigua destil·lada
Dispositiu agitació
Viscometer (com el Viscometer rotatiu)
Analitzador de mida de partícules làser
2.2 Passos experimentals
Determinació del temps de retard d’hidratació
Sota temperatura constant (25 ℃), es va ruixar lentament una certa quantitat de Kimacell®HPMC en aigua destil·lada sense agitar i es va observar el temps necessari perquè la capa de gel superficial es formés i el temps necessari perquè les partícules es poguessin mullar.
Mesura del canvi de viscositat
La viscositat de la solució es va mesurar cada 5 minuts mitjançant un viscometer rotatiu per registrar la dissolució gradual de les partícules HPMC.
Prova de solubilitat
El mostreig es va realitzar en diferents moments i les partícules no resoltes es van separar mitjançant una membrana de filtre per determinar la tendència de la solubilitat al llarg del temps.
Anàlisi de la mida de les partícules
Es va utilitzar un analitzador de mida de partícules làser per mesurar el canvi en la distribució de la mida de les partícules de les partícules HPMC durant el procés d’hidratació per avaluar l’efecte del retard d’hidratació.
3. Resultats i anàlisis de les proves
Els resultats de les proves mostren que HPMC amb diferents graus de viscositat i mètodes de tractament superficial tenen diferents característiques de retard d’hidratació. El HPMC sense tractament superficial forma ràpidament una capa de gel a l’aigua, mentre que el HPMC amb un tractament especial de superfície té un temps d’hidratació significativament retardat i una dissolució més uniforme.
Efecte de la viscositat sobre el retard de la hidratació
Les partícules de HPMC de baixa viscositat tenen un temps de retard d’hidratació més curt a causa del seu petit pes molecular; L’HPMC d’alta viscositat té un temps de retard d’hidratació més llarg a causa de la seva estructura molecular de cadena llarga.
Efecte del tractament superficial sobre el retard d’hidratació
Les partícules HPMC tractades amb recobriment hidrofòbic han reduït la humectació inicial en aigua i el temps de retard d’hidratació es pot estendre a 10-30 minuts.
Efecte de la distribució de la mida de les partícules
Les partícules fines tenen un temps de retard d’hidratació curta, mentre que les partícules més grans tenen un retard d’hidratació més significatiu a causa de la influència de la capa de gel superficial.
Selecció racional deHpmcPot optimitzar la seva aplicació en construcció i altres indústries, millorar el rendiment de la construcció i l'estabilitat dels materials. Aquest estudi pot proporcionar una base científica per a l’optimització d’aplicacions de HPMC i guiar el desenvolupament i l’ajust de la formulació del producte
Posada Posada: 21-2025 de febrer