Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC)là một loại polymer hòa tan trong nước được sử dụng rộng rãi trong các vật liệu xây dựng, dược phẩm, thực phẩm và ngành công nghiệp hóa học. HPMC có đặc tính dày lên, giữ nước, hình thành phim và liên kết, và đặc biệt quan trọng trong các vật liệu dựa trên xi măng và thạch cao. Quá trình hòa tan của Kimacell®HPMC trong nước bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó đặc tính độ trễ hydrat hóa là một yếu tố chính, đặc biệt là trong ngành xây dựng, xác định hiệu suất xây dựng và chất lượng cuối cùng của vữa, putty và các sản phẩm khác. Do đó, nghiên cứu các đặc điểm độ trễ hydrat hóa của HPMC có ý nghĩa lớn để tối ưu hóa các công thức vật liệu.
1. Cơ chế độ trễ hydrat hóa HPMC
Sự hòa tan của HPMC trong nước liên quan đến bốn giai đoạn: làm ướt bề mặt, phân tán hạt, sưng và hòa tan. Khi các hạt HPMC thông thường tiếp xúc trực tiếp với nước, lớp bề mặt sẽ nhanh chóng hấp thụ nước để tạo thành một lớp gel, cản trở sự hòa tan hơn nữa các hạt bên trong, do đó cho thấy hiện tượng độ trễ hydrat hóa. Để cải thiện hiệu suất xây dựng, một số sản phẩm HPMC được xử lý đặc biệt, chẳng hạn như ether hóa bề mặt hoặc xử lý lớp phủ, để tiếp tục mở rộng thời gian hydrat hóa và cải thiện thời gian mở và khả năng hoạt động trong quá trình xây dựng.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ trễ hydrat hóa bao gồm:
Phân bố kích thước hạt: Các hạt lớn hơn hòa tan chậm hơn các hạt nhỏ và thời gian trễ hydrat hóa dài hơn.
Xử lý bề mặt: Một số HPMC được gắn chéo hoặc phủ kỵ nước, có thể trì hoãn đáng kể hydrat hóa.
Nhiệt độ dung dịch: Nhiệt độ tăng có thể làm tăng tốc độ hòa tan của HPMC, nhưng nó cũng có thể ảnh hưởng đến các đặc điểm độ trễ hydrat hóa trong một phạm vi nhất định.
Hệ dung môi: Các chất điện giải, giá trị pH và các chất phụ gia khác có thể ảnh hưởng đến tốc độ hòa tan và thời gian trì hoãn hydrat hóa của HPMC.
2. Thiết kế và phương pháp thử nghiệm
2.1 Vật liệu thí nghiệm
Các mẫu HPMC (độ nhớt khác nhau, các loại xử lý bề mặt khác nhau)
Nước cất
Thiết bị khuấy
Viscacyeter (như máy đo độ nhớt quay)
Máy phân tích kích thước hạt laser
2.2 Các bước thử nghiệm
Xác định thời gian trì hoãn hydrat hóa
Dưới nhiệt độ không đổi (25 ℃), một lượng Kimacell®HPMC nhất định đã được rắc dần vào nước cất mà không khuấy, và thời gian cần thiết để lớp gel bề mặt hình thành và thời gian cần thiết để các hạt được làm ướt hoàn toàn.
Đo lường độ nhớt
Độ nhớt của dung dịch được đo cứ sau 5 phút bằng cách sử dụng độ nhớt quay để ghi lại sự hòa tan dần dần của các hạt HPMC.
Kiểm tra độ hòa tan
Lấy mẫu được thực hiện tại các thời điểm khác nhau và các hạt không phân giải được phân tách bằng màng lọc để xác định xu hướng hòa tan theo thời gian.
Phân tích kích thước hạt
Một máy phân tích kích thước hạt laser đã được sử dụng để đo lường sự thay đổi phân bố kích thước hạt của các hạt HPMC trong quá trình hydrat hóa để đánh giá ảnh hưởng của độ trễ hydrat hóa.
3. Kết quả kiểm tra và phân tích
Kết quả thử nghiệm cho thấy HPMC với các cấp độ nhớt và phương pháp xử lý bề mặt khác nhau có các đặc điểm độ trễ hydrat hóa khác nhau. HPMC mà không xử lý bề mặt nhanh chóng tạo thành một lớp gel trong nước, trong khi HPMC với xử lý bề mặt đặc biệt có thời gian hydrat hóa trì hoãn đáng kể và hòa tan đồng đều hơn.
Ảnh hưởng của độ nhớt đến độ trễ hydrat hóa
Các hạt HPMC có độ nhớt thấp có thời gian trễ hydrat hóa ngắn hơn do trọng lượng phân tử nhỏ của chúng; HPMC có độ nhớt cao có thời gian trễ hydrat hóa dài hơn do cấu trúc phân tử chuỗi dài của nó.
Ảnh hưởng của xử lý bề mặt đối với độ trễ hydrat hóa
Các hạt HPMC được xử lý bằng lớp phủ kỵ nước đã làm giảm độ ẩm ban đầu trong nước và thời gian trì hoãn hydrat hóa có thể được kéo dài đến 10-30 phút.
Ảnh hưởng của phân phối kích thước hạt
Các hạt mịn có thời gian trễ hydrat hóa ngắn, trong khi các hạt lớn hơn có độ trễ hydrat hóa đáng kể hơn do ảnh hưởng của lớp gel bề mặt.
Lựa chọn hợp lý củaHPMCCó thể tối ưu hóa ứng dụng của nó trong xây dựng và các ngành công nghiệp khác, cải thiện hiệu suất xây dựng và sự ổn định vật liệu. Nghiên cứu này có thể cung cấp một cơ sở khoa học cho việc tối ưu hóa ứng dụng của HPMC và hướng dẫn phát triển sản phẩm và điều chỉnh công thức
Thời gian đăng: Tháng 2-21-2025