La hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC, hidroxipropil metilcel·lulosa) és un important èter de cel·lulosa, àmpliament utilitzat en la construcció, la medicina, l'alimentació i altres camps, i és particularment comú en materials de construcció. La retenció d'aigua de HPMC és una de les seves propietats importants i juga un paper clau en l'eficàcia de molts escenaris d'aplicació. Els factors que afecten la retenció d'aigua de HPMC inclouen l'estructura molecular, el grau de substitució, el pes molecular, la solubilitat, la temperatura ambient, els additius, etc.
1. Estructura molecular
HPMC és un derivat de la cel·lulosa l'estructura molecular del qual té un impacte significatiu en la retenció d'aigua. L'estructura molecular de HPMC conté hidroxil hidròfil (-OH), metil lipòfil (-CH₃) i hidroxipropil (-CH₂CHOHCH₃). La proporció i distribució d'aquests grups hidròfils i lipòfils tenen un impacte directe en el rendiment de retenció d'aigua de HPMC.
El paper dels grups hidroxil: els grups hidroxil són grups hidròfils que poden formar enllaços d'hidrogen amb les molècules d'aigua, ajudant així a millorar la retenció d'aigua de HPMC.
El paper dels grups metil i hidroxipropil: aquests grups són hidrofòbics i poden afectar la solubilitat i la temperatura de gelificació de HPMC a l'aigua, afectant així el rendiment de retenció d'aigua.
2. Grau de substitució
El grau de substitució (DS) fa referència al nombre mitjà de grups hidroxil substituïts en molècules de cel·lulosa. Per a HPMC, normalment es tracta del grau de substitució de metoxi (-OCH₃) i hidroxipropoxi (-OCH₂CHOHCH₃), és a dir, el grau de substitució de metoxi (MS) i el grau de substitució d'hidroxipropoxi (HP):
Alt grau de substitució: Com més gran sigui el grau de substitució, més grups hidròfils té HPMC, i teòricament es millorarà la retenció d'aigua. Tanmateix, un grau de substitució massa elevat pot provocar una solubilitat excessiva i es pot reduir l'efecte de retenció d'aigua.
Baix grau de substitució: HPMC amb un baix grau de substitució té poca solubilitat a l'aigua, però l'estructura de xarxa formada pot ser més estable, mantenint així una millor retenció d'aigua.
Ajustar el grau de substitució dins d'un interval determinat pot optimitzar la retenció d'aigua de HPMC. Els rangs de graus de substitució habituals solen ser del 19 al 30% per al metoxi i del 4 al 12% per al hidroxipropoxi.
3. Pes molecular
El pes molecular de HPMC té un impacte significatiu en la seva retenció d'aigua:
Alt pes molecular: HPMC amb alt pes molecular té cadenes moleculars més llargues i forma una estructura de xarxa més densa, que pot acomodar i retenir més aigua, millorant així la retenció d'aigua.
Baix pes molecular: HPMC amb baix pes molecular té molècules més curtes i una capacitat de retenció d'aigua relativament feble, però té una bona solubilitat i és adequat per a aplicacions que requereixen una dissolució més ràpida.
Normalment, el rang de pes molecular de HPMC utilitzat en materials de construcció oscil·la entre 80.000 i 200.000.
4. Solubilitat
La solubilitat de HPMC afecta directament la seva retenció d'aigua. La bona solubilitat ajuda a l'HPMC a dispersar-se completament a la matriu, formant així una estructura uniforme de retenció d'aigua. La solubilitat es veu afectada per:
Temperatura de dissolució: HPMC es dissol lentament en aigua freda, però es dissol més ràpidament en aigua tèbia. Tanmateix, una temperatura massa alta farà que l'HPMC es dissolgui massa alt, afectant la seva estructura de retenció d'aigua.
Valor de pH: HPMC és sensible al valor de pH i té una millor solubilitat en ambients neutres o poc àcids. Pot degradar-se o tenir una solubilitat reduïda sota valors de pH extrems.
5. Temperatura ambient
La temperatura té un impacte significatiu en la retenció d'aigua de HPMC:
Baixa temperatura: a baixa temperatura, la solubilitat de HPMC disminueix, però la viscositat és més alta, cosa que pot formar una estructura de retenció d'aigua més estable.
Alta temperatura: la temperatura alta accelera la dissolució de HPMC, però pot causar danys a l'estructura de retenció d'aigua i afectar el seu efecte de retenció d'aigua. En general, una bona retenció d'aigua es pot mantenir per sota dels 40 ℃.
6. Additius
HPMC s'utilitza sovint juntament amb altres additius en aplicacions pràctiques. Aquests additius poden afectar la retenció d'aigua de HPMC:
Plastificants: com el glicerol i l'etilenglicol, que poden millorar la flexibilitat i la retenció d'aigua de HPMC.
Farcits: com el guix i la pols de quars, afectaran la retenció d'aigua de HPMC i canviaran les seves característiques de dispersió i dissolució mitjançant la interacció amb HPMC.
7. Condicions d'aplicació
El rendiment de retenció d'aigua de HPMC també es veurà afectat en diferents condicions d'aplicació:
Condicions de construcció: com ara el temps de construcció, la humitat ambiental, etc. afectaran l'efecte de retenció d'aigua de HPMC.
Quantitat d'ús: la quantitat de HPMC afecta directament la retenció d'aigua. En general, HPMC amb dosificacions més altes mostra un millor efecte de retenció d'aigua en morter de ciment i altres materials.
Hi ha molts factors que afecten la retenció d'aigua de HPMC, incloent la seva estructura molecular, grau de substitució, pes molecular, solubilitat, temperatura ambient, additius i condicions reals d'aplicació. Durant el procés d'aplicació, seleccionant i ajustant racionalment aquests factors, el rendiment de retenció d'aigua de HPMC es pot optimitzar per satisfer les necessitats dels diferents camps.
Hora de publicació: 24-juny-2024