Hidroksipropilmetilceluloze (HPMC) ir parasti lietots polimēru savienojums, ko plaši izmanto būvniecībā, farmācijas, pārtikas un citās nozarēs. Kā ūdenī šķīstošs polimērs HPMC ir lieliska ūdens aizture, plēvju veidošana, sabiezēšanas un emulģēšanas īpašības. Tās ūdens aizture ir viena no tā svarīgajām īpašībām daudzos lietojumos, īpaši tādos materiālos kā cements, java un pārklājumi būvniecības nozarē, kas var aizkavēt ūdens iztvaikošanu un uzlabot būvniecības veiktspēju un galaprodukta kvalitāti. Tomēr HPMC ūdens aizture ir cieši saistīta ar temperatūras izmaiņām ārējā vidē, un šīs attiecības izpratne ir būtiska, lai to piemērotu dažādās jomās.
1. HPMC struktūra un ūdens aizture
HPMC tiek veikts, ķīmiski modificējot dabisko celulozi, galvenokārt ar hidroksipropil (-C3H7OH) un metil (-CH3) grupu ieviešanu celulozes ķēdē, kas tai piešķir labu šķīdību un regulēšanas īpašības. Hidroksilgrupas (-OH) HPMC molekulās var veidot ūdeņraža saites ar ūdens molekulām. Tāpēc HPMC var absorbēt ūdeni un apvienot ar ūdeni, parādot ūdens aizturi.
Ūdens aizture attiecas uz vielas spēju noturēt ūdeni. HPMC tas galvenokārt izpaužas pēc tā spējas uzturēt ūdens saturu sistēmā, hidratējot, īpaši augstas temperatūras vai augsta mitruma vidē, kas var efektīvi novērst ūdens ātru zaudēšanu un saglabāt vielas mitrumu. Tā kā hidratācija HPMC molekulās ir cieši saistīta ar tās molekulārās struktūras mijiedarbību, temperatūras izmaiņas tieši ietekmēs ūdens absorbcijas spēju un HPMC ūdens aizturi.
2. Temperatūras ietekme uz HPMC ūdens aizturi
Saistību starp HPMC ūdens aizturi un temperatūru var apspriest no diviem aspektiem: viens ir temperatūras ietekme uz HPMC šķīdību, bet otra ir temperatūras ietekme uz tās molekulāro struktūru un hidratāciju.
2.1. Temperatūras ietekme uz HPMC šķīdību
HPMC šķīdība ūdenī ir saistīta ar temperatūru. Parasti HPMC šķīdība palielinās, paaugstinoties temperatūrai. Kad temperatūra paaugstinās, ūdens molekulas iegūst lielāku siltumenerģiju, kā rezultātā mijiedarbojas starp ūdens molekulām, tādējādi veicinot izšķīšanu HPMCApvidū HPMC temperatūras paaugstināšanās var atvieglot koloidāla šķīduma veidošanu, tādējādi uzlabojot ūdens aizturi ūdenī.
Tomēr pārāk augsta temperatūra var palielināt HPMC šķīduma viskozitāti, ietekmējot tā reoloģiskās īpašības un izkliedējamību. Lai arī šis efekts ir pozitīvs, lai uzlabotu šķīdību, pārāk augsta temperatūra var mainīt tās molekulārās struktūras stabilitāti un izraisīt ūdens aiztures samazināšanos.
2.2 Temperatūras ietekme uz HPMC molekulāro struktūru
HPMC molekulārajā struktūrā ūdeņraža saites galvenokārt veidojas ar ūdens molekulām caur hidroksilgrupām, un šī ūdeņraža saite ir būtiska HPMC ūdens aizturei. Palielinoties temperatūrai, ūdeņraža saites stiprums var mainīties, kā rezultātā saistās spēka vājināšanās starp HPMC molekulu un ūdens molekulu, tādējādi ietekmējot tā ūdens aizturi. Konkrēti, temperatūras paaugstināšanās izraisīs ūdeņraža saites HPMC molekulas disociācijā, tādējādi samazinot ūdens absorbciju un ūdens aiztures spēju.
Turklāt HPMC temperatūras jutība ir atspoguļota arī tā šķīduma fāzes uzvedībā. HPMC ar atšķirīgu molekulmasu un dažādām aizvietotāju grupām ir atšķirīga termiskā jutība. Vispārīgi runājot, zemas molekulmasas HPMC ir jutīgāka pret temperatūru, savukārt augstas molekulmasas HPMC ir stabilāka veiktspēja. Tāpēc praktiskos lietojumos ir jāizvēlas atbilstošais HPMC tips atbilstoši konkrētajam temperatūras diapazonam, lai nodrošinātu tā ūdens aizturi darba temperatūrā.
2.3. Temperatūras ietekme uz ūdens iztvaikošanu
Augstas temperatūras vidē HPMC ūdens aizturi ietekmēs paātrinātā ūdens iztvaikošana, ko izraisa temperatūras paaugstināšanās. Kad ārējā temperatūra ir pārāk augsta, ūdens HPMC sistēmā, visticamāk, iztvaiko. Lai arī HPMC var zināmā mērā saglabāt ūdeni caur tā molekulāro struktūru, pārmērīgi augsta temperatūra var izraisīt sistēmas zaudēšanu ātrāk nekā HPMC ūdens aiztures spēja. Šajā gadījumā tiek kavēta HPMC ūdens aizture, īpaši augstā temperatūrā un sausā vidē.
Lai mazinātu šo problēmu, daži pētījumi ir parādījuši, ka atbilstošu mitrinātāju pievienošana vai citu sastāvdaļu pielāgošana formulā var uzlabot HPMC ūdens aiztures efektu augstas temperatūras vidē. Piemēram, pielāgojot viskozitātes modifikatoru formulā vai izvēloties zemu gūto šķīdinātāju, HPMC ūdens aizturi var zināmā mērā uzlabot, samazinot temperatūras paaugstināšanās ietekmi uz ūdens iztvaikošanu.
3. ietekmējošie faktori
Temperatūras ietekme uz HPMC ūdens aizturi ir atkarīga ne tikai no pašas apkārtējās vides temperatūras, bet arī no molekulmasas, aizvietošanas pakāpes, šķīduma koncentrācijas un citiem HPMC faktoriem. Piemēram:
Molekulmasa:HPMC Ar lielāku molekulmasu parasti ir spēcīgāka ūdens aizture, jo tīkla struktūra, ko šķīdumā veido augstas molekulmasas ķēdes, var efektīvāk absorbēt un saglabāt ūdeni.
Aizvietošanas pakāpe: HPMC metilēšanas un hidroksipropilācijas pakāpe ietekmēs tā mijiedarbību ar ūdens molekulām, tādējādi ietekmējot ūdens aizturi. Vispārīgi runājot, augstāka aizstāšanas pakāpe var uzlabot HPMC hidrofilitāti, tādējādi uzlabojot tā ūdens aizturi.
Šķīduma koncentrācija: HPMC koncentrācija ietekmē arī tā ūdens aizturi. Augstākai HPMC šķīdumu koncentrācijai parasti ir labāka ūdens aiztures ietekme, jo augsta HPMC koncentrācija var saglabāt ūdeni, izmantojot spēcīgāku starpmolekulāru mijiedarbību.
Starp ūdens saglabāšanu ir sarežģīta saistībaHPMCun temperatūra. Paaugstināta temperatūra parasti veicina HPMC šķīdību un var izraisīt uzlabotu ūdens aizturi, bet pārāk augsta temperatūra iznīcinās HPMC molekulāro struktūru, samazina tā spēju saistīties ar ūdeni un tādējādi ietekmē tā ūdens aiztures efektu. Lai sasniegtu vislabāko ūdens aiztures veiktspēju dažādos temperatūras apstākļos, ir jāizvēlas atbilstošais HPMC tips atbilstoši īpašām lietošanas prasībām un saprātīgi jāpielāgo tā lietošanas nosacījumi. Turklāt citas sastāvdaļas formulas un temperatūras kontroles stratēģijās var arī zināmā mērā uzlabot HPMC ūdens aizturi augstā temperatūrā.
Pasta laiks: 2011.-2024. Novembris