Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC, Hydroxypropyl Methylcellulose) ialah eter selulosa yang penting, digunakan secara meluas dalam pembinaan, perubatan, makanan dan bidang lain, dan sangat biasa dalam bahan binaan. Pengekalan air HPMC adalah salah satu sifat pentingnya dan memainkan peranan penting dalam keberkesanan banyak senario aplikasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi pengekalan air HPMC termasuk struktur molekul, tahap penggantian, berat molekul, keterlarutan, suhu persekitaran, bahan tambahan, dsb.
1. Struktur molekul
HPMC ialah derivatif selulosa yang struktur molekulnya mempunyai kesan yang ketara terhadap pengekalan air. Struktur molekul HPMC mengandungi hidrofilik hidroksil (-OH), lipofilik metil (-CH₃) dan hidroksipropil (-CH₂CHOHCH₃). Perkadaran dan taburan kumpulan hidrofilik dan lipofilik ini mempunyai kesan langsung ke atas prestasi pengekalan air HPMC.
Peranan kumpulan hidroksil: Kumpulan hidroksil ialah kumpulan hidrofilik yang boleh membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air, dengan itu membantu meningkatkan pengekalan air HPMC.
Peranan kumpulan metil dan hidroksipropil: Kumpulan ini adalah hidrofobik dan boleh menjejaskan keterlarutan dan suhu penggelapan HPMC dalam air, seterusnya menjejaskan prestasi pengekalan air.
2. Darjah penggantian
Darjah penggantian (DS) merujuk kepada purata bilangan kumpulan hidroksil yang digantikan dalam molekul selulosa. Untuk HPMC, darjah penggantian metoksi (-OCH₃) dan hidroksipropoksi (-OCH₂CHOHCH₃) biasanya berkenaan, iaitu tahap penggantian metoksi (MS) dan tahap penggantian hidroksipropoksi (HP):
Tahap penggantian yang tinggi: Semakin tinggi tahap penggantian, semakin banyak kumpulan hidrofilik yang dimiliki HPMC, dan secara teorinya pengekalan air akan dipertingkatkan. Walau bagaimanapun, tahap penggantian yang terlalu tinggi boleh menyebabkan keterlarutan yang berlebihan, dan kesan pengekalan air mungkin berkurangan.
Tahap penggantian yang rendah: HPMC dengan tahap penggantian yang rendah mempunyai keterlarutan yang lemah dalam air, tetapi struktur rangkaian yang terbentuk mungkin lebih stabil, dengan itu mengekalkan pengekalan air yang lebih baik.
Melaraskan tahap penggantian dalam julat tertentu boleh mengoptimumkan pengekalan air HPMC. Julat darjah penggantian biasa biasanya 19-30% untuk metoksi dan 4-12% untuk hidroksipropoksi.
3. Berat molekul
Berat molekul HPMC mempunyai kesan yang ketara ke atas pengekalan airnya:
Berat molekul tinggi: HPMC dengan berat molekul tinggi mempunyai rantai molekul yang lebih panjang dan membentuk struktur rangkaian yang lebih padat, yang boleh menampung dan menyimpan lebih banyak air, sekali gus meningkatkan pengekalan air.
Berat molekul rendah: HPMC dengan berat molekul rendah mempunyai molekul yang lebih pendek dan kapasiti pengekalan air yang agak lemah, tetapi mempunyai keterlarutan yang baik dan sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pembubaran lebih cepat.
Biasanya, julat berat molekul HPMC yang digunakan dalam bahan binaan adalah antara 80,000 hingga 200,000.
4. Keterlarutan
Keterlarutan HPMC secara langsung mempengaruhi pengekalan airnya. Keterlarutan yang baik membantu HPMC untuk tersebar sepenuhnya dalam matriks, dengan itu membentuk struktur penahan air yang seragam. Kelarutan dipengaruhi oleh:
Suhu pelarutan: HPMC larut perlahan dalam air sejuk, tetapi larut lebih cepat dalam air suam. Walau bagaimanapun, suhu yang terlalu tinggi akan menyebabkan HPMC melarut terlalu tinggi, menjejaskan struktur penahan airnya.
Nilai pH: HPMC sensitif kepada nilai pH dan mempunyai keterlarutan yang lebih baik dalam persekitaran neutral atau berasid lemah. Ia mungkin merosot atau telah mengurangkan keterlarutan di bawah nilai pH yang melampau.
5. Suhu persekitaran
Suhu mempunyai kesan ketara ke atas pengekalan air HPMC:
Suhu rendah: Pada suhu rendah, keterlarutan HPMC berkurangan, tetapi kelikatannya lebih tinggi, yang boleh membentuk struktur penahan air yang lebih stabil.
Suhu tinggi: Suhu tinggi mempercepatkan pembubaran HPMC, tetapi boleh menyebabkan kerosakan pada struktur penahan air dan menjejaskan kesan penahanan airnya. Secara amnya, pengekalan air yang baik boleh dikekalkan di bawah 40 ℃.
6. Bahan tambahan
HPMC sering digunakan bersama dengan bahan tambahan lain dalam aplikasi praktikal. Bahan tambahan ini boleh menjejaskan pengekalan air HPMC:
Plasticizers: seperti gliserol dan etilena glikol, yang boleh meningkatkan fleksibiliti dan pengekalan air HPMC.
Pengisi: seperti serbuk gipsum dan kuarza, akan menjejaskan pengekalan air HPMC dan mengubah ciri-ciri penyebaran dan pembubarannya dengan berinteraksi dengan HPMC.
7. Syarat permohonan
Prestasi pengekalan air HPMC juga akan terjejas di bawah keadaan aplikasi yang berbeza:
Keadaan pembinaan: seperti masa pembinaan, kelembapan persekitaran, dll. akan menjejaskan kesan pengekalan air HPMC.
Jumlah penggunaan: Jumlah HPMC secara langsung mempengaruhi pengekalan air. Secara amnya, HPMC dengan dos yang lebih tinggi menunjukkan kesan pengekalan air yang lebih baik dalam mortar simen dan bahan lain.
Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi pengekalan air HPMC, termasuk struktur molekulnya, tahap penggantian, berat molekul, keterlarutan, suhu ambien, bahan tambahan, dan keadaan aplikasi sebenar. Semasa proses permohonan, dengan memilih dan melaraskan faktor-faktor ini secara rasional, prestasi pengekalan air HPMC boleh dioptimumkan untuk memenuhi keperluan bidang yang berbeza.
Masa siaran: Jun-24-2024