Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC, Hydroxypropyl Methylcelulóza) je dôležitý éter celulózy, ktorý sa široko používa v stavebníctve, medicíne, potravinárstve a iných oblastiach a je obzvlášť bežný v stavebných materiáloch. Zadržiavanie vody HPMC je jednou z jeho dôležitých vlastností a hrá kľúčovú úlohu v účinnosti mnohých aplikačných scenárov. Faktory, ktoré ovplyvňujú zadržiavanie vody v HPMC, zahŕňajú molekulárnu štruktúru, stupeň substitúcie, molekulovú hmotnosť, rozpustnosť, teplotu okolia, prísady atď.
1. Molekulárna štruktúra
HPMC je derivát celulózy, ktorého molekulárna štruktúra má významný vplyv na zadržiavanie vody. Molekulová štruktúra HPMC obsahuje hydrofilný hydroxyl (-OH), lipofilný metyl (-CH3) a hydroxypropyl (-CH2CHOHCH3). Podiel a distribúcia týchto hydrofilných a lipofilných skupín má priamy vplyv na schopnosť HPMC zadržiavať vodu.
Úloha hydroxylových skupín: Hydroxylové skupiny sú hydrofilné skupiny, ktoré môžu vytvárať vodíkové väzby s molekulami vody, čím pomáhajú zlepšiť zadržiavanie vody v HPMC.
Úloha metylových a hydroxypropylových skupín: Tieto skupiny sú hydrofóbne a môžu ovplyvniť rozpustnosť a teplotu gélovatenia HPMC vo vode, čím ovplyvňujú výkonnosť zadržiavania vody.
2. Stupeň substitúcie
Stupeň substitúcie (DS) sa vzťahuje na priemerný počet substituovaných hydroxylových skupín v molekulách celulózy. V prípade HPMC ide zvyčajne o stupeň substitúcie metoxy (-OCH3) a hydroxypropoxy (-OCH2CHOHCH3), to znamená stupeň substitúcie metoxy (MS) a stupeň substitúcie hydroxypropoxy (HP):
Vysoký stupeň substitúcie: Čím vyšší je stupeň substitúcie, tým viac hydrofilných skupín má HPMC a teoreticky sa zlepší zadržiavanie vody. Príliš vysoký stupeň substitúcie však môže viesť k nadmernej rozpustnosti a môže sa znížiť účinok zadržiavania vody.
Nízky stupeň substitúcie: HPMC s nízkym stupňom substitúcie má slabú rozpustnosť vo vode, ale vytvorená sieťová štruktúra môže byť stabilnejšia, čím sa zachováva lepšia retencia vody.
Úprava stupňa substitúcie v určitom rozsahu môže optimalizovať zadržiavanie vody HPMC. Bežné rozsahy stupňov substitúcie sú zvyčajne 19-30 % pre metoxy a 4-12 % pre hydroxypropoxy.
3. Molekulová hmotnosť
Molekulová hmotnosť HPMC má významný vplyv na jej zadržiavanie vody:
Vysoká molekulová hmotnosť: HPMC s vysokou molekulovou hmotnosťou má dlhšie molekulové reťazce a tvorí hustejšiu sieťovú štruktúru, ktorá dokáže pojať a zadržať viac vody, čím sa zlepšuje zadržiavanie vody.
Nízka molekulová hmotnosť: HPMC s nízkou molekulovou hmotnosťou má kratšie molekuly a relatívne slabú schopnosť zadržiavať vodu, ale má dobrú rozpustnosť a je vhodná pre aplikácie, ktoré vyžadujú rýchlejšie rozpúšťanie.
Typicky sa rozsah molekulovej hmotnosti HPMC používanej v stavebných materiáloch pohybuje od 80 000 do 200 000.
4. Rozpustnosť
Rozpustnosť HPMC priamo ovplyvňuje jej zadržiavanie vody. Dobrá rozpustnosť pomáha HPMC úplne dispergovať v matrici, čím sa vytvorí jednotná štruktúra zadržiavajúca vodu. Rozpustnosť je ovplyvnená:
Teplota rozpúšťania: HPMC sa rozpúšťa pomaly v studenej vode, ale rýchlejšie sa rozpúšťa v teplej vode. Príliš vysoká teplota však spôsobí príliš vysoké rozpustenie HPMC, čo ovplyvní jej štruktúru zadržiavajúcu vodu.
Hodnota pH: HPMC je citlivá na hodnotu pH a má lepšiu rozpustnosť v neutrálnom alebo slabo kyslom prostredí. Pri extrémnych hodnotách pH sa môže rozkladať alebo mať zníženú rozpustnosť.
5. Teplota okolia
Teplota má významný vplyv na zadržiavanie vody v HPMC:
Nízka teplota: Pri nízkej teplote sa rozpustnosť HPMC znižuje, ale viskozita je vyššia, čo môže vytvárať stabilnejšiu štruktúru zadržiavajúcu vodu.
Vysoká teplota: Vysoká teplota urýchľuje rozpúšťanie HPMC, ale môže spôsobiť poškodenie štruktúry zadržiavajúcej vodu a ovplyvniť jej účinok zadržiavania vody. Vo všeobecnosti možno dobrú retenciu vody udržiavať pod 40 ℃.
6. Prísady
HPMC sa často používa spolu s ďalšími prísadami v praktických aplikáciách. Tieto prísady môžu ovplyvniť zadržiavanie vody v HPMC:
Plastifikátory: ako je glycerol a etylénglykol, ktoré môžu zlepšiť flexibilitu a zadržiavanie vody HPMC.
Plnivá: ako je sadra a kremenný prášok, ovplyvnia zadržiavanie vody v HPMC a zmenia jej disperzné a rozpúšťacie charakteristiky interakciou s HPMC.
7. Podmienky aplikácie
Výkon HPMC zadržiavania vody bude tiež ovplyvnený pri rôznych podmienkach použitia:
Podmienky výstavby: ako je čas výstavby, vlhkosť prostredia atď. ovplyvnia účinok HPMC na zadržiavanie vody.
Použité množstvo: Množstvo HPMC priamo ovplyvňuje zadržiavanie vody. Vo všeobecnosti HPMC s vyššou dávkou vykazuje lepší účinok na zadržiavanie vody v cementovej malte a iných materiáloch.
Existuje mnoho faktorov, ktoré ovplyvňujú zadržiavanie vody v HPMC, vrátane jej molekulárnej štruktúry, stupňa substitúcie, molekulovej hmotnosti, rozpustnosti, okolitej teploty, prísad a skutočných podmienok aplikácie. Počas procesu aplikácie možno racionálnym výberom a úpravou týchto faktorov optimalizovať schopnosť HPMC zadržiavať vodu tak, aby vyhovovala potrebám rôznych oblastí.
Čas odoslania: 24. júna 2024