Hidroksipropil metilselulosa (HPMC, Hidroksipropil Metilselulosa) adalah selulosa eter yang penting, banyak digunakan dalam konstruksi, kedokteran, makanan, dan bidang lainnya, dan sangat umum digunakan dalam bahan bangunan. Retensi air HPMC adalah salah satu sifat penting dan memainkan peran penting dalam efektivitas banyak skenario penerapan. Faktor-faktor yang mempengaruhi retensi air HPMC meliputi struktur molekul, derajat substitusi, berat molekul, kelarutan, suhu lingkungan, aditif, dll.
1. Struktur molekul
HPMC merupakan turunan selulosa yang struktur molekulnya mempunyai pengaruh signifikan terhadap retensi air. Struktur molekul HPMC mengandung hidroksil hidrofilik (-OH), metil lipofilik (-CH₃) dan hidroksipropil (-CH₂CHOHCH₃). Proporsi dan distribusi kelompok hidrofilik dan lipofilik mempunyai dampak langsung terhadap kinerja retensi air HPMC.
Peran gugus hidroksil: Gugus hidroksil merupakan gugus hidrofilik yang dapat membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air, sehingga membantu meningkatkan retensi air HPMC.
Peran gugus metil dan hidroksipropil: Kelompok ini bersifat hidrofobik dan dapat mempengaruhi kelarutan dan suhu gelasi HPMC dalam air, sehingga mempengaruhi kinerja retensi air.
2. Derajat substitusi
Derajat substitusi (DS) mengacu pada jumlah rata-rata gugus hidroksil tersubstitusi dalam molekul selulosa. Untuk HPMC biasanya diperhatikan derajat substitusi metoksi (-OCH₃) dan hidroksipropoksi (-OCH₂CHOHCH₃), yaitu derajat substitusi metoksi (MS) dan derajat substitusi hidroksipropoksi (HP):
Tingkat substitusi yang tinggi: Semakin tinggi tingkat substitusi, semakin banyak gugus hidrofilik yang dimiliki HPMC, dan secara teoritis retensi air akan meningkat. Namun, tingkat substitusi yang terlalu tinggi dapat menyebabkan kelarutan yang berlebihan dan efek retensi air dapat berkurang.
Tingkat substitusi yang rendah: HPMC dengan tingkat substitusi yang rendah memiliki kelarutan yang buruk dalam air, namun struktur jaringan yang terbentuk mungkin lebih stabil, sehingga mempertahankan retensi air yang lebih baik.
Menyesuaikan derajat substitusi dalam kisaran tertentu dapat mengoptimalkan retensi air HPMC. Kisaran derajat substitusi yang umum biasanya 19-30% untuk metoksi dan 4-12% untuk hidroksipropoksi.
3. Berat molekul
Berat molekul HPMC mempunyai dampak signifikan terhadap retensi airnya:
Berat molekul tinggi: HPMC dengan berat molekul tinggi memiliki rantai molekul yang lebih panjang dan membentuk struktur jaringan yang lebih padat, yang dapat menampung dan menahan lebih banyak air, sehingga meningkatkan retensi air.
Berat molekul rendah: HPMC dengan berat molekul rendah memiliki molekul lebih pendek dan kapasitas retensi air yang relatif lemah, namun memiliki kelarutan yang baik dan cocok untuk aplikasi yang memerlukan pelarutan lebih cepat.
Biasanya, kisaran berat molekul HPMC yang digunakan dalam bahan bangunan berkisar antara 80.000 hingga 200.000.
4. Kelarutan
Kelarutan HPMC secara langsung mempengaruhi retensi airnya. Kelarutan yang baik membantu HPMC terdispersi sepenuhnya dalam matriks, sehingga membentuk struktur penahan air yang seragam. Kelarutan dipengaruhi oleh:
Suhu pembubaran: HPMC larut perlahan dalam air dingin, tetapi lebih cepat larut dalam air hangat. Namun suhu yang terlalu tinggi akan menyebabkan HPMC larut terlalu tinggi sehingga mempengaruhi struktur penahan airnya.
nilai pH: HPMC sensitif terhadap nilai pH dan memiliki kelarutan yang lebih baik dalam lingkungan netral atau asam lemah. Ini mungkin menurunkan atau mengurangi kelarutan pada nilai pH ekstrim.
5. Suhu sekitar
Suhu memiliki pengaruh yang signifikan terhadap retensi air HPMC:
Suhu rendah: Pada suhu rendah, kelarutan HPMC menurun, namun viskositasnya lebih tinggi, sehingga dapat membentuk struktur penahan air yang lebih stabil.
Suhu tinggi: Suhu tinggi mempercepat pembubaran HPMC, namun dapat menyebabkan kerusakan pada struktur penahan air dan mempengaruhi efek penahan airnya. Umumnya, retensi air yang baik dapat dipertahankan di bawah 40℃.
6. Bahan tambahan
HPMC sering digunakan bersama dengan bahan tambahan lainnya dalam aplikasi praktis. Bahan tambahan berikut dapat mempengaruhi retensi air HPMC:
Pemlastis: seperti gliserol dan etilen glikol, yang dapat meningkatkan fleksibilitas dan retensi air HPMC.
Pengisi: seperti bubuk gipsum dan kuarsa, akan mempengaruhi retensi air HPMC dan mengubah karakteristik dispersi dan disolusi melalui interaksi dengan HPMC.
7. Ketentuan aplikasi
Kinerja retensi air HPMC juga akan terpengaruh dalam kondisi aplikasi yang berbeda:
Kondisi konstruksi: seperti waktu konstruksi, kelembaban lingkungan, dll. akan mempengaruhi efek retensi air HPMC.
Jumlah penggunaan: Jumlah HPMC secara langsung mempengaruhi retensi air. Umumnya HPMC dengan dosis lebih tinggi menunjukkan efek retensi air yang lebih baik pada mortar semen dan material lainnya.
Ada banyak faktor yang mempengaruhi retensi air HPMC, termasuk struktur molekul, derajat substitusi, berat molekul, kelarutan, suhu lingkungan, aditif, dan kondisi aplikasi sebenarnya. Selama proses penerapan, dengan memilih dan menyesuaikan faktor-faktor ini secara rasional, kinerja retensi air HPMC dapat dioptimalkan untuk memenuhi kebutuhan berbagai bidang.
Waktu posting: 24 Juni 2024