Hidroksipropilmetilceliuliozė (HPMC, Hydroxypropyl Methylcellulose) yra svarbus celiuliozės eteris, plačiai naudojamas statybose, medicinoje, maisto pramonėje ir kitose srityse, ypač plačiai naudojamas statybinėse medžiagose. Vandens sulaikymas HPMC yra viena iš svarbių jo savybių ir vaidina pagrindinį vaidmenį daugelio taikymo scenarijų veiksmingumui. Veiksniai, turintys įtakos HPMC vandens sulaikymui, yra molekulinė struktūra, pakeitimo laipsnis, molekulinė masė, tirpumas, aplinkos temperatūra, priedai ir kt.
1. Molekulinė struktūra
HPMC yra celiuliozės darinys, kurio molekulinė struktūra turi didelę įtaką vandens sulaikymui. HPMC molekulinėje struktūroje yra hidrofilinio hidroksilo (-OH), lipofilinio metilo (-CH3) ir hidroksipropilo (-CH2CHOHCH3). Šių hidrofilinių ir lipofilinių grupių santykis ir pasiskirstymas turi tiesioginės įtakos HPMC vandens sulaikymo savybėms.
Hidroksilo grupių vaidmuo: Hidroksilo grupės yra hidrofilinės grupės, kurios gali sudaryti vandenilinius ryšius su vandens molekulėmis ir taip padėti pagerinti HPMC vandens sulaikymą.
Metilo ir hidroksipropilo grupių vaidmuo: šios grupės yra hidrofobinės ir gali turėti įtakos HPMC tirpumui ir želėjimo temperatūrai vandenyje, taip paveikdamos vandens sulaikymo savybes.
2. Pakeitimo laipsnis
Pakeitimo laipsnis (DS) reiškia vidutinį pakeistų hidroksilo grupių skaičių celiuliozės molekulėse. HPMC atveju paprastai atsižvelgiama į metoksi (-OCH₃) ir hidroksipropoksi (-OCH₂CHOHCH₃) pakeitimo laipsnį, tai yra, metoksi (MS) pakeitimo laipsnį ir hidroksipropoksi (HP) pakeitimo laipsnį:
Didelis pakeitimo laipsnis: kuo didesnis pakeitimo laipsnis, tuo daugiau HPMC turi hidrofilinių grupių, ir teoriškai vandens sulaikymas bus geresnis. Tačiau per didelis pakeitimo laipsnis gali sukelti pernelyg didelį tirpumą ir gali sumažėti vandens sulaikymo efektas.
Mažas pakeitimo laipsnis: HPMC su mažu pakeitimo laipsniu blogai tirpsta vandenyje, tačiau susidariusi tinklo struktūra gali būti stabilesnė, taip išlaikant geresnį vandens sulaikymą.
Pakeitimo laipsnio reguliavimas tam tikrame diapazone gali optimizuoti HPMC vandens sulaikymą. Įprasti pakeitimo laipsniai paprastai yra 19–30 % metoksi ir 4–12 % hidroksipropoksi.
3. Molekulinė masė
HPMC molekulinė masė turi didelę įtaką jo vandens sulaikymui:
Didelė molekulinė masė: didelės molekulinės masės HPMC turi ilgesnes molekulines grandines ir sudaro tankesnę tinklo struktūrą, kuri gali sutalpinti ir sulaikyti daugiau vandens, taip pagerindama vandens sulaikymą.
Mažos molekulinės masės: mažos molekulinės masės HPMC turi trumpesnes molekules ir santykinai silpną vandens sulaikymo gebą, tačiau turi gerą tirpumą ir yra tinkamas naudoti, kai reikia greičiau ištirpti.
Paprastai statybinėse medžiagose naudojamų HPMC molekulinės masės diapazonas svyruoja nuo 80 000 iki 200 000.
4. Tirpumas
HPMC tirpumas tiesiogiai veikia jo vandens sulaikymą. Geras tirpumas padeda HPMC visiškai pasiskirstyti matricoje ir taip suformuoti vienodą vandenį sulaikančią struktūrą. Tirpumui įtakos turi:
Tirpimo temperatūra: HPMC lėtai tirpsta šaltame vandenyje, bet greičiau ištirpsta šiltame vandenyje. Tačiau per aukšta temperatūra HPMC ištirps per aukštai, o tai paveiks jo vandenį sulaikančią struktūrą.
pH vertė: HPMC yra jautrus pH vertei ir geriau tirpsta neutralioje arba silpnai rūgščioje aplinkoje. Esant ekstremalioms pH vertėms, jis gali suirti arba sumažėti tirpumas.
5. Aplinkos temperatūra
Temperatūra turi didelę įtaką HPMC vandens sulaikymui:
Žema temperatūra: žemoje temperatūroje HPMC tirpumas mažėja, tačiau klampumas yra didesnis, todėl gali susidaryti stabilesnė vandenį sulaikanti struktūra.
Aukšta temperatūra: Aukšta temperatūra pagreitina HPMC tirpimą, tačiau gali pažeisti vandenį sulaikančią struktūrą ir paveikti jos vandens sulaikymo efektą. Paprastai geras vandens sulaikymas gali būti palaikomas žemesnėje nei 40 ℃ temperatūroje.
6. Priedai
HPMC praktikoje dažnai naudojamas kartu su kitais priedais. Šie priedai gali turėti įtakos HPMC vandens sulaikymui:
Plastifikatoriai: tokie kaip glicerolis ir etilenglikolis, kurie gali pagerinti HPMC lankstumą ir vandens sulaikymą.
Užpildai: tokie kaip gipso ir kvarco milteliai, sąveikaudami su HPMC, paveiks vandens sulaikymą HPMC ir pakeis jo sklaidos ir tirpimo charakteristikas.
7. Paraiškos sąlygos
HPMC vandens sulaikymo savybės taip pat turės įtakos skirtingomis naudojimo sąlygomis:
Statybos sąlygos: tokios kaip statybos laikas, aplinkos drėgmė ir kt. turės įtakos HPMC vandens sulaikymo efektui.
Naudojamas kiekis: HPMC kiekis tiesiogiai veikia vandens sulaikymą. Paprastai HPMC su didesne doze rodo geresnį vandens sulaikymo efektą cemento skiedinyje ir kitose medžiagose.
Yra daug veiksnių, turinčių įtakos HPMC vandens sulaikymui, įskaitant jo molekulinę struktūrą, pakeitimo laipsnį, molekulinę masę, tirpumą, aplinkos temperatūrą, priedus ir faktines naudojimo sąlygas. Taikymo procese, racionaliai parinkus ir koreguojant šiuos veiksnius, HPMC vandens sulaikymo charakteristikos gali būti optimizuotos, kad atitiktų skirtingų sričių poreikius.
Paskelbimo laikas: 2024-06-24