Hidroxipropilmetilceluloza (HPMC, Hidroxipropilmetilceluloza) este un eter de celuloză important, utilizat pe scară largă în construcții, medicină, alimentație și alte domenii și este deosebit de comun în materialele de construcție. Retenția de apă a HPMC este una dintre proprietățile sale importante și joacă un rol cheie în eficacitatea multor scenarii de aplicare. Factorii care afectează retenția de apă a HPMC includ structura moleculară, gradul de substituție, greutatea moleculară, solubilitatea, temperatura ambiantă, aditivii etc.
1. Structura moleculară
HPMC este un derivat de celuloză a cărui structură moleculară are un impact semnificativ asupra retenției de apă. Structura moleculară a HPMC conține hidroxil hidrofil (-OH), metil lipofil (-CH₃) și hidroxipropil (-CH₂CHOHCH₃). Proporția și distribuția acestor grupări hidrofile și lipofile au un impact direct asupra performanței de retenție a apei a HPMC.
Rolul grupărilor hidroxil: Grupările hidroxil sunt grupări hidrofile care pot forma legături de hidrogen cu moleculele de apă, contribuind astfel la îmbunătățirea retenției de apă a HPMC.
Rolul grupărilor metil și hidroxipropil: Aceste grupări sunt hidrofobe și pot afecta solubilitatea și temperatura de gelificare a HPMC în apă, afectând astfel performanța de retenție a apei.
2. Gradul de substituire
Gradul de substituție (DS) se referă la numărul mediu de grupări hidroxil substituite din moleculele de celuloză. Pentru HPMC, este de obicei în cauză gradul de substituție a metoxi (-OCH₃) și hidroxipropoxi (-OCH₂CHOHCH₃), adică gradul de substituție a metoxi (MS) și gradul de substituție a hidroxipropoxi (HP):
Grad ridicat de substituție: Cu cât este mai mare gradul de substituție, cu atât HPMC are mai multe grupări hidrofile, iar teoretic reținerea apei va fi îmbunătățită. Cu toate acestea, un grad prea mare de substituție poate duce la o solubilitate excesivă, iar efectul de reținere a apei poate fi redus.
Grad scăzut de substituție: HPMC cu un grad scăzut de substituție are o solubilitate slabă în apă, dar structura rețelei formată poate fi mai stabilă, menținând astfel o retenție mai bună a apei.
Ajustarea gradului de substituție într-un anumit interval poate optimiza retenția de apă a HPMC. Intervalele obișnuite ale gradului de substituție sunt de obicei 19-30% pentru metoxi și 4-12% pentru hidroxipropoxi.
3. Greutatea moleculară
Greutatea moleculară a HPMC are un impact semnificativ asupra retenției sale de apă:
Greutate moleculară mare: HPMC cu greutate moleculară mare are lanțuri moleculare mai lungi și formează o structură de rețea mai densă, care poate găzdui și reține mai multă apă, îmbunătățind astfel retenția de apă.
Greutate moleculară mică: HPMC cu greutate moleculară mică are molecule mai scurte și capacitate de reținere a apei relativ slabă, dar are o solubilitate bună și este potrivită pentru aplicații care necesită o dizolvare mai rapidă.
De obicei, intervalul de greutate moleculară a HPMC utilizat în materialele de construcție variază de la 80.000 la 200.000.
4. Solubilitate
Solubilitatea HPMC afectează direct retenția sa de apă. Solubilitatea bună ajută HPMC să fie complet dispersat în matrice, formând astfel o structură uniformă de reținere a apei. Solubilitatea este afectată de:
Temperatura de dizolvare: HPMC se dizolvă lent în apă rece, dar se dizolvă mai repede în apă caldă. Cu toate acestea, o temperatură prea ridicată va face ca HPMC să se dizolve prea mult, afectând structura sa de reținere a apei.
Valoare pH: HPMC este sensibil la valoarea pH-ului și are o solubilitate mai bună în medii neutre sau slab acide. Se poate degrada sau are solubilitate redusă la valori extreme ale pH-ului.
5. Temperatura ambiantă
Temperatura are un impact semnificativ asupra retenției de apă a HPMC:
Temperatura scăzută: La temperatură scăzută, solubilitatea HPMC scade, dar vâscozitatea este mai mare, ceea ce poate forma o structură de reținere a apei mai stabilă.
Temperatură ridicată: Temperatura ridicată accelerează dizolvarea HPMC, dar poate cauza deteriorarea structurii de reținere a apei și poate afecta efectul acesteia de reținere a apei. În general, o bună retenție de apă poate fi menținută sub 40℃.
6. Aditivi
HPMC este adesea folosit împreună cu alți aditivi în aplicații practice. Acești aditivi pot afecta retenția de apă a HPMC:
Plastifianți: cum ar fi glicerolul și etilenglicolul, care pot îmbunătăți flexibilitatea și retenția de apă a HPMC.
Umpluturi: cum ar fi gipsul și pulberea de cuarț, vor afecta retenția de apă a HPMC și vor modifica caracteristicile de dispersie și dizolvare a acestuia prin interacțiunea cu HPMC.
7. Condiții de aplicare
Performanța de reținere a apei a HPMC va fi, de asemenea, afectată în diferite condiții de aplicare:
Condiții de construcție: cum ar fi timpul de construcție, umiditatea mediului etc. vor afecta efectul de reținere a apei al HPMC.
Cantitatea de utilizare: Cantitatea de HPMC afectează direct retenția de apă. În general, HPMC cu doze mai mari prezintă un efect mai bun de reținere a apei în mortar de ciment și alte materiale.
Există mulți factori care afectează retenția de apă a HPMC, inclusiv structura sa moleculară, gradul de substituție, greutatea moleculară, solubilitatea, temperatura ambiantă, aditivii și condițiile reale de aplicare. În timpul procesului de aplicare, prin selectarea și ajustarea rațională a acestor factori, performanța de retenție a apei a HPMC poate fi optimizată pentru a răspunde nevoilor diferitelor domenii.
Ora postării: 24-jun-2024