HPMC (гідроксипропілметилцелюлоза) — це полімерний матеріал, який широко використовується в покриттях і фармацевтичних препаратах, має хороші плівкоутворення, потовщення, стабільність і адгезію. У сфері покриттів HPMC в основному використовується в системах покриттів на водній основі, які можуть значно покращити адгезію покриттів і їх загальні характеристики.
1. Основні властивості ГПМЦ
HPMC є неіонною похідною целюлози з унікальними фізичними та хімічними властивостями. У розчині HPMC може здійснювати фізичні та хімічні взаємодії з поверхнею підкладки через свої молекулярні ланцюги, утворюючи таким чином плівку з певною механічною міцністю та еластичністю. Ця плівка має хорошу гнучкість і стійкість до розтріскування, що може допомогти покриттю краще адаптуватися до характеристик поверхні основи, тим самим покращуючи адгезію.
Механізм плівкоутворення HPMC в основному пов’язаний з характеристиками агрегації та зшивання його молекулярних ланцюгів. Гідроксипропілова та метильна групи в молекулі HPMC роблять її гідрофільною та гідрофобною в розчині. Ця амфіфільність дозволяє HPMC самозбиратися в щільну структуру в системі покриття на водній основі, тим самим покращуючи механічну міцність і адгезію покриття.
2. Фактори, що впливають на адгезійну міцність покриттів ГПМЦ
Концентрація HPMC:
Концентрація HPMC в покритті має значний вплив на міцність зчеплення покриття. Більш висока концентрація HPMC збільшує в’язкість покриття та покращує властивість плівкоутворення, тим самим покращуючи адгезію покриття до поверхні основи. Однак занадто висока концентрація HPMC може спричинити нерівномірну товщину покриття та вплинути на ефект адгезії. Дослідження показали, що відповідна концентрація HPMC може краще з’єднати покриття з поверхнею основи, а надто низька або надто висока концентрація матиме негативний вплив на адгезію.
Значення pH і температура розчину:
На розчинність HPMC та її плівкоутворювальні властивості впливають значення pH і температура. У кислому або лужному середовищі змінюється розчинність молекул ГПМЦ, що в свою чергу впливає на міцність зчеплення покриття. Загалом, помірні умови рН можуть підтримувати стабільність HPMC і сприяти його зв’язуванню з поверхнею підкладки. Крім того, температура також впливає на рухливість і швидкість плівкоутворення молекулярного ланцюга HPMC. Більш високі температури зазвичай можуть прискорити швидкість випаровування розчину та дозволити швидко сформувати покриття, але можуть збільшити внутрішній натяг шару плівки, тим самим впливаючи на міцність адгезії покриття.
Молекулярна маса HPMC:
Молекулярна маса HPMC безпосередньо впливає на його реологічні властивості та властивості плівкоутворення в покритті. HPMC з більшою молекулярною масою може утворювати міцніший шар плівки, тим самим збільшуючи адгезію покриття, але його розчинність і текучість є поганими, що може легко призвести до поганого вирівнювання покриття та шорсткої поверхні. Навпаки, хоча HPMC з меншою молекулярною масою має кращу розчинність і текучість, його механічна міцність після утворення плівки низька, а покращення адгезійної міцності покриття обмежене. Таким чином, вибір HPMC з відповідною молекулярною масою може досягти балансу між ефективністю покриття та адгезією.
Ефект загущення HPMC:
Як загусник, HPMC може значно збільшити в'язкість системи в покритті, тим самим покращуючи текучість і однорідність покриття. Утворення рівномірного та щільного шару плівки на поверхні підкладки є ключем до покращення міцності адгезії, і HPMC може запобігти провисанню покриття або розтікання на поверхні підкладки шляхом регулювання в’язкості покриття, таким чином підвищення адгезії покриття.
3. Нанесення ГПМЦ на різні субстрати
Металеві підкладки:
На металевих поверхнях на адгезію покриття часто впливає гладкість металевої поверхні та шар оксиду. HPMC покращує плівкоутворювальну властивість і гнучкість покриття, завдяки чому покриття краще прилягає до поверхні металу, зменшуючи дефекти на поверхні розділу між покриттям і металом, тим самим покращуючи адгезію покриття. Крім того, HPMC також може працювати синергетично з іншими речовинами для підвищення клейкості для подальшого підвищення механічної міцності покриття.
Пластикові підкладки:
Пластикові підкладки зазвичай мають низьку поверхневу енергію, і покриттю важко міцно приклеїтися до їх поверхні. Завдяки своїй унікальній молекулярній структурі HPMC може утворювати міцні водневі зв’язки на поверхні пластику, тим самим покращуючи адгезію покриття. У той же час, як загусник, HPMC може оптимізувати вирівнювання покриття на пластиковій поверхні та уникнути усадки або розтріскування покриття.
Керамічні та скляні підкладки:
Поверхні неорганічних матеріалів, таких як кераміка та скло, дуже гладкі, і покриття важко ефективно зчепити. HPMC покращує змочуваність і адгезію покриття на поверхні цих підкладок, діючи як плівкоутворюючий засіб у покритті. Крім того, плівкоутворююча здатність HPMC може компенсувати крихітні тріщини, утворені покриттям на поверхні підкладки, і підвищити загальну адгезію.
4. Обмеження застосування та напрямки вдосконалення HPMC
Хоча HPMC має значний вплив на покращення адгезії покриття, він все ще має деякі обмеження в практичному застосуванні. Наприклад, HPMC має обмежений вплив на покращення стабільності покриттів в екстремальних умовах, особливо в умовах високої вологості або високої температури, де його плівкоутворювальні властивості можуть погіршитися, а покриття схильне до відпадання. Тому дослідники шукають шляхи подальшого покращення продуктивності HPMC шляхом хімічної модифікації або з’єднання з іншими полімерними матеріалами. Наприклад, шляхом введення зшиваючих агентів або інших високоміцних адгезивів можна підвищити стабільність HPMC у суворих умовах.
Як важлива добавка для покриття, HPMC може значно покращити міцність зчеплення покриттів. Його плівкоутворювальні властивості, властивості згущення, фізичні та хімічні взаємодії з поверхнею підкладки є ключовими факторами його функціонування. Шляхом розумного регулювання концентрації, молекулярної маси та умов навколишнього середовища HPMC можна оптимізувати його вплив на покращення адгезії покриттів. У майбутньому покращення продуктивності HPMC принесе більше можливостей для застосування в промисловості покриттів, особливо в області нових екологічно чистих покриттів.
Час публікації: 11 жовтня 2024 р