Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je najčešće korišteni polimerni spoj, široko se koristi u građevinarstvu, farmaceutskim, hrani i drugim industrijama. Kao polimer topiv u vodi, HPMC ima izvrsno zadržavanje vode, oblikovanje filma, zadebljanje i emulgirajuća svojstva. Zadržavanje vode jedno je od važnih svojstava u mnogim primjenama, posebno u materijalima kao što su cement, malter i premazi u građevinskoj industriji, koji mogu odgoditi isparavanje vode i poboljšati performanse građevine i kvalitetu konačnog proizvoda. Međutim, zadržavanje vode HPMC -a usko je povezano s promjenom temperature u vanjskom okruženju, a razumijevanje ovog odnosa ključno je za njegovu primjenu u različitim poljima.
1. Struktura i zadržavanje vode HPMC -a
HPMC se vrši kemijskom modifikacijom prirodne celuloze, uglavnom uvođenjem hidroksipropil (-c3H7OH) i metil (-CH3) skupina u lancu celuloze, što mu daje dobru topljivost i svojstva regulacije. Hidroksilne skupine (-OH) u molekulama HPMC mogu tvoriti vodikove veze s molekulama vode. Stoga HPMC može apsorbirati vodu i kombinirati s vodom, pokazujući zadržavanje vode.
Zadržavanje vode odnosi se na sposobnost tvari da zadržava vodu. Za HPMC se uglavnom očituje u njegovoj sposobnosti održavanja sadržaja vode u sustavu hidratacijom, posebno u okruženju visoke temperature ili visoke vlage, što može učinkovito spriječiti brzi gubitak vode i održati vlažnost tvari. Budući da je hidratacija u molekulama HPMC usko povezana s interakcijom njegove molekularne strukture, temperaturne promjene će izravno utjecati na sposobnost apsorpcije vode i zadržavanje vode u HPMC.
2. Učinak temperature na zadržavanje vode HPMC
O odnosu zadržavanja vode HPMC -a i temperature može se raspravljati iz dva aspekta: jedan je učinak temperature na topljivost HPMC -a, a drugi je učinak temperature na njegovu molekularnu strukturu i hidrataciju.
2.1 Učinak temperature na topljivost HPMC
Topljivost HPMC u vodi povezana je s temperaturom. Općenito, topljivost HPMC -a raste s povećanjem temperature. Kad temperatura raste, molekule vode dobivaju više toplinske energije, što rezultira slabljenjem interakcije između molekula vode, promičući tako otapanje HPMC. Za HPMC, povećanje temperature može olakšati formiranje koloidne otopine, povećavajući tako zadržavanje vode u vodi.
Međutim, previsoka temperatura može povećati viskoznost otopine HPMC, što utječe na njegova reološka svojstva i disperzibilnost. Iako je ovaj učinak pozitivan na poboljšanje topljivosti, previsoka temperatura može promijeniti stabilnost njegove molekularne strukture i dovesti do smanjenja zadržavanja vode.
2.2 Učinak temperature na molekularnoj strukturi HPMC -a
U molekularnoj strukturi HPMC -a, vodikove veze uglavnom se formiraju s molekulama vode kroz hidroksilne skupine, a ta je vodikova veza presudna za zadržavanje vode u HPMC. Kako se temperatura povećava, čvrstoća vodikove veze može se promijeniti, što rezultira slabljenjem sile vezanja između molekule HPMC i molekule vode, što utječe na zadržavanje vode. Konkretno, porast temperature uzrokovat će da se vodikove veze u molekuli HPMC disociraju, smanjujući tako njegovu apsorpciju vode i kapacitet zadržavanja vode.
Pored toga, temperaturna osjetljivost HPMC -a također se ogleda u faznom ponašanju njegove otopine. HPMC s različitim molekularnim težinama i različitim supstituentnim skupinama ima različite toplinske osjetljivosti. Općenito govoreći, HPMC niske molekularne mase osjetljiviji je na temperaturu, dok HPMC visoke molekularne mase pokazuje stabilnije performanse. Stoga je u praktičnim primjenama potrebno odabrati odgovarajući tip HPMC u skladu s određenim temperaturnim rasponom kako bi se osiguralo zadržavanje vode pri radnoj temperaturi.
2.3 Učinak temperature na isparavanje vode
U okruženju s visokim temperaturama, na zadržavanje vode HPMC utjecat će ubrzano isparavanje vode uzrokovano povećanjem temperature. Kad je vanjska temperatura previsoka, voda u HPMC sustavu vjerojatnije će ispariti. Iako HPMC do određene mjere može zadržati vodu kroz svoju molekularnu strukturu, pretjerano visoka temperatura može uzrokovati da sustav gubi vodu brže od kapaciteta zadržavanja vode HPMC -a. U ovom slučaju, zadržavanje vode HPMC -a je inhibirano, posebno u visokoj temperaturi i suhom okruženju.
Kako bi ublažili ovaj problem, neke su studije pokazale da dodavanje odgovarajućih humanita ili prilagođavanje drugih komponenti u formuli može poboljšati učinak zadržavanja vode HPMC -a u okruženju s visokom temperaturom. Na primjer, podešavanjem modifikatora viskoznosti u formuli ili odabirom niskopalativnog otapala, zadržavanje vode HPMC može se poboljšati u određenoj mjeri, smanjujući učinak povećanja temperature na isparavanje vode.
3. Utjecajni čimbenici
Učinak temperature na zadržavanje vode HPMC -a ne ovisi samo o samoj temperaturi okoline, već i o molekulskoj težini, stupnju supstitucije, koncentraciji otopine i drugim čimbenicima HPMC -a. Na primjer:
Molekularna masa:HPMC S većom molekulskom težinom obično ima jače zadržavanje vode, jer mrežna struktura nastala lancima velike molekularne mase u otopini može apsorbirati i zadržati vodu učinkovitije.
Stupanj supstitucije: Stupanj metilacije i hidroksipropilacije HPMC utjecat će na njegovu interakciju s molekulama vode, a time utjecati na zadržavanje vode. Općenito govoreći, viši stupanj supstitucije može poboljšati hidrofilnost HPMC -a, poboljšavajući zadržavanje vode.
Koncentracija otopine: Koncentracija HPMC također utječe na zadržavanje vode. Veće koncentracije HPMC otopina obično imaju bolje učinke zadržavanja vode, jer visoke koncentracije HPMC -a mogu zadržati vodu jačim intermolekularnim interakcijama.
Postoji složen odnos između zadržavanja vodeHPMCi temperatura. Povećana temperatura obično potiče topljivost HPMC -a i može dovesti do poboljšanog zadržavanja vode, ali previsoka temperatura će uništiti molekularnu strukturu HPMC -a, smanjiti njegovu sposobnost vezanje na vodu i na taj način utjecati na njegov učinak zadržavanja vode. Da bi se postiglo najbolje performanse zadržavanja vode u različitim temperaturnim uvjetima, potrebno je odabrati odgovarajuću vrstu HPMC -a prema specifičnim zahtjevima za primjenu i razumno prilagoditi njegove uvjete upotrebe. Pored toga, druge komponente u strategijama kontrole formule i temperature također mogu u određenoj mjeri poboljšati zadržavanje vode u HPMC u okruženju visoke temperature.
Post Vrijeme: NOV 11-2024