Хидроксипропил метилцелулоза (HPMC) е најчесто користено полимерно соединение, широко користено во градежништвото, фармацевтската, прехранбената и другите индустрии. Како полимер растворлив во вода, HPMC има одлични својства за задржување на водата, формирање филм, задебелување и емулгирање. Неговото задржување на водата е едно од неговите важни својства во многу примени, особено во материјали како цемент, малтер и премази во градежната индустрија, што може да го одложи испарувањето на водата и да ги подобри градежните перформанси и квалитетот на финалниот производ. Сепак, задржувањето на водата на HPMC е тесно поврзано со температурната промена во надворешното опкружување и разбирањето на оваа врска е од клучно значење за неговата примена во различни области.
1. Структура и задржување на водата на HPMC
HPMC е направен со хемиска модификација на природната целулоза, главно со воведување на хидроксипропил (-C3H7OH) и метил (-CH3) групи во целулозниот ланец, што и дава добра растворливост и регулациони својства. Хидроксилните групи (-OH) во молекулите на HPMC можат да формираат водородни врски со молекулите на водата. Затоа, HPMC може да апсорбира вода и да се комбинира со вода, покажувајќи задржување на водата.
Задржувањето на водата се однесува на способноста на супстанцијата да задржува вода. За HPMC, главно се манифестира во неговата способност да ја одржува содржината на вода во системот преку хидратација, особено во средини со висока температура или висока влажност, што може ефикасно да го спречи брзото губење на вода и да ја одржува влажноста на супстанцијата. Бидејќи хидратацијата во молекулите на HPMC е тесно поврзана со интеракцијата на нејзината молекуларна структура, температурните промени директно ќе влијаат на капацитетот за 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 аспекти: 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 земено, растворливоста на HPMC се зголемува со зголемување на температурата. Кога температурата се зголемува, молекулите на водата добиваат повеќе топлинска енергија, што резултира со слабеење на интеракцијата помеѓу молекулите на водата, а со тоа се промовира растворање на HPMC. За HPMC, зголемувањето на температурата може да го олесни формирањето на колоиден раствор, а со тоа да го подобри неговото задржување на водата во водата.
Сепак, превисоката температура може да ја зголеми вискозноста на растворот HPMC, што влијае на неговите реолошки својства и дисперзибилност. Иако овој ефект е позитивен за подобрување на растворливоста, превисоката температура може да ја промени стабилноста на нејзината 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 молекулите на водата 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 со слабеење на врзувачката сила помеѓу HPMC молекулата и молекулата на водата, а со тоа влијае на нејзиното задржување на водата. Поточно, зголемувањето на температурата ќе предизвика дисоцирање на водородните врски во молекулата HPMC, а со тоа ќе се намали нејзината апсорпција на вода и капацитетот за задржување вода.
Покрај тоа, температурната чувствителност на HPMC се рефлектира и во фазното однесување на неговиот раствор. HPMC со различна молекуларна тежина и различни супституентни групи има различна термичка чувствителност. Општо земено, HPMC со ниска молекуларна тежина е почувствителен на температура, додека HPMC со висока молекуларна тежина покажува постабилни перформанси. Затоа, во практична примена, неопходно е да се избере соодветен тип HPMC според специфичниот температурен опсег за да се обезбеди негово задржување на водата на работната температура.
2.3 Ефект на температурата врз испарувањето на водата
Во услови на висока температура, 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 HPMC системот е поверојатно да испари. Иако HPMC може да ја задржи водата до одреден степен преку својата молекуларна структура, претерано високата температура може да предизвика системот да губи вода побрзо од капацитетот за задржување вода на HPMC. Во овој случај, задржувањето на водата на HPMC е инхибирана, особено во висока температура и сува средина.
За да се олесни овој проблем, некои студии покажаа дека додавањето соодветни навлажнувачи или прилагодување на други компоненти во формулата може да го подобри ефектот на задржување на водата на HPMC во средина со висока температура. На пример, со прилагодување на модификаторот на вискозноста во формулата или избирање на растворувач со ниска испарливост, задржувањето на водата на HPMC може да се подобри до одреден степен, намалувајќи го ефектот на зголемувањето на температурата врз испарувањето на водата.
3. Фактори на влијание
Ефектот на температурата врз задржувањето на водата на HPMC не зависи само од самата температура на околината, туку и од молекуларната тежина, степенот на супституција, 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 синџири со висока молекуларна тежина во растворот може поефикасно да ја апсорбира и задржува водата.
Степен на супституција: Степенот на метилација и хидроксипропилација на HPMC ќе влијае на неговата интеракција со молекулите на водата, а со тоа ќе влијае на задржувањето на водата. Општо земено, повисок степен на замена може да ја подобри хидрофилноста на HPMC, а со тоа да го подобри неговото задржување на водата.
Концентрација на растворот: Концентрацијата на HPMC влијае и на неговото задржување на водата. Повисоките концентрации на растворите на HPMC обично имаат подобри ефекти на задржување на водата, бидејќи високите концентрации на HPMC можат да ја задржат водата преку посилни интермолекуларни интеракции.
Постои сложена 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 превисоката температура ќе ја уништи молекуларната структура на HPMC, ќе ја намали неговата способност да се врзува за водата и на тој начин ќе влијае на неговиот ефект на задржување на водата. Со цел да се постигнат најдобри перформанси за задржување на водата при различни температурни услови, неопходно е да се избере соодветен тип HPMC според специфичните барања за апликација и разумно да се прилагодат неговите услови за употреба. Дополнително, другите компоненти во формулата и стратегиите за контрола на температурата можат да го подобрат задржувањето на водата на HPMC во средини со висока температура до одреден степен.
Време на објавување: 11-11-2024 година