Хидроксипропил метилцелулоза (HPMC) е најчесто користено полимерно соединение, широко користено во градежништвото, фармацевтската, храната и другите индустрии. Како полимер растворлив во вода, HPMC има одлично задржување на водата, формирање на филмови, задебелување и емулгирачки својства. Неговото задржување на водата е една од неговите важни својства во многу апликации, особено во материјали како што се цемент, малтер и облоги во градежната индустрија, што може да го одложи испарувањето на водата и да ги подобри перформансите на градежништвото и квалитетот на финалниот производ. Сепак, задржувањето на водата на HPMC е тесно поврзано со промената на температурата во надворешното опкружување и разбирањето на оваа врска е клучно за неговата примена во различни полиња.
1. Структура и задржување на водата на HPMC
HPMC се прави со хемиска модификација на природна целулоза, главно со воведување на хидроксипропил (-C3H7OH) и метил (-CH3) групи во синџирот на целулоза, што му дава добра растворливост и својства на регулативата. Хидроксилните групи (-OH) во молекулите на HPMC можат да формираат водородни врски со молекули на вода. Затоа, HPMC може да апсорбира вода и да се комбинира со вода, што покажува задржување на водата.
Задржувањето на водата се однесува на можноста на супстанцијата да задржи вода. За HPMC, главно се манифестира во неговата способност да ја одржува содржината на вода во системот преку хидратација, особено во околини со висока температура или висока влажност, што може ефикасно да спречи брзо губење на водата и да ја задржи мокреноста на супстанцијата. Бидејќи хидратацијата во молекулите на HPMC е тесно поврзана со интеракцијата на неговата молекуларна структура, температурните промени директно ќе влијаат на капацитетот на апсорпција на вода и задржување на водата на HPMC.
2. Ефект на температурата врз задржувањето на водата на HPMC
Односот помеѓу задржувањето на водата на HPMC и температурата може да се дискутира од два аспекта: едниот е ефектот на температурата врз растворливоста на HPMC, а другиот е ефектот на температурата врз неговата молекуларна структура и хидратација.
2.1 Ефект на температурата врз растворливоста на HPMC
Растворливоста на HPMC во вода е поврзана со температурата. Општо, растворливоста на HPMC се зголемува со зголемување на температурата. Кога се зголемува температурата, молекулите на водата добиваат поголема термичка енергија, што резултира во слабеење на интеракцијата помеѓу молекулите на водата, со што се промовира растворање на HPMC. За HPMC, зголемувањето на температурата може да го олесни формирањето на колоиден раствор, а со тоа подобрување на задржувањето на водата во вода.
Како и да е, премногу висока температура може да ја зголеми вискозноста на растворот HPMC, што влијае на неговите реолошки својства и дисперзибилноста. Иако овој ефект е позитивен за подобрување на растворливоста, премногу високата температура може да ја промени стабилноста на неговата молекуларна структура и да доведе до намалување на задржувањето на водата.
2.2 Ефект на температурата врз молекуларната структура на HPMC
Во молекуларната структура на HPMC, водородните врски главно се формираат со молекули на вода преку хидроксилни групи, а оваа водородна врска е клучна за задржување на водата на HPMC. Како што се зголемува температурата, јачината на водородната врска може да се промени, што резултира во слабеење на врзувачката сила помеѓу молекулот на HPMC и молекулата на водата, со што ќе влијае на задржувањето на водата. Поточно, зголемувањето на температурата ќе предизвика водородни врски во молекулот на HPMC да се раздели, со што ќе се намали неговата апсорпција на вода и капацитетот за задржување на водата.
Покрај тоа, чувствителноста на температурата на HPMC се рефлектира и во фазното однесување на неговото решение. HPMC со различни молекуларни тежини и различни супституенти групи има различни термички чувствителности. Општо земено, HPMC со мала молекуларна тежина е почувствителна на температурата, додека HPMC со висока молекуларна тежина покажува постабилни перформанси. Затоа, во практични апликации, неопходно е да се избере соодветниот вид HPMC според специфичниот температурен опсег за да се обезбеди задржување на водата на работна температура.
2.3 Ефект на температурата врз испарувањето на водата
Во висока температурна околина, задржувањето на водата на HPMC ќе биде под влијание на забрзаното испарување на водата предизвикано од зголемувањето на температурата. Кога надворешната температура е превисока, водата во системот HPMC веројатно ќе испари. Иако HPMC може да ја задржи водата до одреден степен преку својата молекуларна структура, претерано високата температура може да предизвика системот да изгуби вода побрзо од капацитетот за задржување на водата на HPMC. Во овој случај, задржувањето на водата на HPMC е инхибирано, особено во висока температура и суво опкружување.
За да се ублажи овој проблем, некои студии покажаа дека додавањето соодветни навланини или прилагодување на други компоненти во формулата може да го подобри ефектот на задржување на водата на HPMC во висока температурна околина. На пример, со прилагодување на модификаторот на вискозност во формулата или избирање на ниско-всаден растворувач, задржувањето на водата на HPMC може да се подобри до одреден степен, намалувајќи го ефектот на зголемување на температурата врз испарувањето на водата.
3. Влијание на факторите
Ефектот на температурата врз задржувањето на водата на HPMC не зависи само од самата температура на околината, туку и од молекуларната тежина, степенот на замена, концентрацијата на растворот и другите фактори на HPMC. На пример:
Молекуларна тежина:HPMC Со поголема молекуларна тежина обично има посилно задржување на водата, бидејќи мрежната структура формирана од високи синџири на молекуларна тежина во растворот може да ја апсорбира и задржи водата поефикасно.
Степен на замена: Степенот на метилација и хидроксипропилацијата на HPMC ќе влијае на неговата интеракција со молекулите на водата, со што ќе влијае на задржување на водата. Општо земено, повисок степен на замена може да ја подобри хидрофилноста на HPMC, со што ќе се подобри задржувањето на водата.
Концентрација на раствор: Концентрацијата на HPMC исто така влијае на нејзиното задржување на водата. Повисоките концентрации на растворите на HPMC обично имаат подобри ефекти за задржување на водата, бидејќи високите концентрации на HPMC можат да ја задржат водата преку посилни меѓумолекуларни интеракции.
Постои комплексна врска помеѓу задржувањето на водата наHPMCи температура. Зголемената температура обично ја промовира растворливоста на HPMC и може да доведе до подобрено задржување на водата, но премногу висока температура ќе ја уништи молекуларната структура на HPMC, ќе ја намали неговата способност да се врзува за вода и со тоа да влијае на ефектот за задржување на водата. За да се постигнат најдобрите перформанси за задржување на водата во различни температурни услови, неопходно е да се избере соодветниот вид HPMC според специфичните барања за апликација и разумно да се прилагодат неговите услови за употреба. Покрај тоа, другите компоненти во формулата и стратегиите за контрола на температурата исто така можат да го подобрат задржувањето на водата на HPMC во средини со висока температура до одреден степен.
Време на објавување: ноември-11-2024 година