Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is een veelgebruikte polymeerverbinding, veel gebruikt in constructie, farmaceutische, voedsel en andere industrieën. Als een in water oplosbaar polymeer heeft HPMC uitstekende waterretentie, filmvormende, verdikking en emulgerende eigenschappen. De waterretentie is een van de belangrijke eigenschappen in veel toepassingen, vooral in materialen zoals cement, mortel en coatings in de bouwsector, die de verdamping van water kunnen vertragen en de bouwprestaties en de kwaliteit van het eindproduct kunnen verbeteren. De waterbehoud van HPMC is echter nauw verwant met de temperatuurverandering in de externe omgeving, en het begrijpen van deze relatie is cruciaal voor de toepassing ervan op verschillende gebieden.
1. Structuur en waterbehoud van HPMC
HPMC wordt gemaakt door chemische modificatie van natuurlijke cellulose, voornamelijk door de introductie van hydroxypropyl (-C3H7OH) en methyl (-CH3) groepen in de celluloseketen, wat het een goede oplosbaarheid en regulatie-eigenschappen geeft. De hydroxylgroepen (-OH) in de HPMC-moleculen kunnen waterstofbruggen vormen met watermoleculen. Daarom kan HPMC water absorberen en combineren met water, wat waterretentie vertoont.
Waterretentie verwijst naar het vermogen van een stof om water te behouden. Voor HPMC is het voornamelijk gemanifesteerd in zijn vermogen om het watergehalte in het systeem te handhaven door hydratatie, vooral in omgevingen met hoge temperatuur of hoge luchtvochtigheid, die effectief het snelle verlies van water kunnen voorkomen en de bevochtigbaarheid van de stof kunnen behouden. Aangezien de hydratatie in de HPMC -moleculen nauw verband houdt met de interactie van de moleculaire structuur, zullen temperatuurveranderingen direct de waterabsorptiecapaciteit en het waterbehoud van HPMC beïnvloeden.
2. Effect van temperatuur op waterbehoud van HPMC
De relatie tussen de waterbehoud van HPMC en temperatuur kan worden besproken uit twee aspecten: de ene is het effect van temperatuur op de oplosbaarheid van HPMC, en de andere is het effect van temperatuur op de moleculaire structuur en hydratatie.
2.1 Effect van temperatuur op de oplosbaarheid van HPMC
De oplosbaarheid van HPMC in water is gerelateerd aan de temperatuur. Over het algemeen neemt de oplosbaarheid van HPMC toe met toenemende temperatuur. Wanneer de temperatuur stijgt, krijgen watermoleculen meer thermische energie, wat resulteert in een verzwakking van de interactie tussen watermoleculen, waardoor het oplossen van HPMC. Voor HPMC kan de temperatuurstijging het gemakkelijker maken om een colloïdale oplossing te vormen, waardoor het waterbehoud in water wordt verbeterd.
Een te hoge temperatuur kan echter de viscositeit van de HPMC -oplossing verhogen, wat de reologische eigenschappen en dispergeerbaarheid ervan beïnvloedt. Hoewel dit effect positief is voor de verbetering van de oplosbaarheid, kan een te hoge temperatuur de stabiliteit van zijn moleculaire structuur veranderen en leiden tot een afname van waterretentie.
2.2 Effect van temperatuur op de moleculaire structuur van HPMC
In de moleculaire structuur van HPMC worden waterstofbindingen voornamelijk gevormd met watermoleculen door hydroxylgroepen, en deze waterstofbinding is cruciaal voor de waterbehoud van HPMC. Naarmate de temperatuur toeneemt, kan de sterkte van de waterstofbinding veranderen, wat resulteert in een verzwakking van de bindkracht tussen het HPMC -molecuul en het watermolecuul, waardoor de waterretentie wordt beïnvloed. In het bijzonder zal de temperatuurstijging de waterstofbruggen in het HPMC -molecuul dissociëren, waardoor de waterabsorptie en het waterretentiecapaciteit wordt verminderd.
Bovendien wordt de temperatuurgevoeligheid van HPMC ook weerspiegeld in het fasegedrag van de oplossing. HPMC met verschillende molecuulgewichten en verschillende substituentgroepen heeft verschillende thermische gevoeligheden. Over het algemeen is HPMC met een laag molecuulgewicht gevoeliger voor temperatuur, terwijl HPMC met een hoog molecuulgewicht stabielere prestaties vertoont. Daarom is het in praktische toepassingen noodzakelijk om het juiste HPMC -type te selecteren volgens het specifieke temperatuurbereik om de waterretentie bij de werktemperatuur te waarborgen.
2.3 Effect van temperatuur op waterverdamping
In de omgeving op hoge temperatuur zal de waterbehoud van HPMC worden beïnvloed door de versnelde waterverdamping veroorzaakt door de toename van de temperatuur. Wanneer de externe temperatuur te hoog is, is het water in het HPMC -systeem waarschijnlijker om te verdampen. Hoewel HPMC water tot op zekere hoogte kan behouden door zijn moleculaire structuur, kan overmatig hoge temperatuur ertoe leiden dat het systeem sneller water verliest dan het waterretentiecapaciteit van HPMC. In dit geval wordt de waterbehoud van HPMC geremd, vooral in een hoge temperatuur en droge omgeving.
Om dit probleem te verlichten, hebben sommige onderzoeken aangetoond dat het toevoegen van geschikte bevochtigingsmiddelen of het aanpassen van andere componenten in de formule het waterretentie -effect van HPMC in een omgeving met hoge temperatuur kan verbeteren. Door bijvoorbeeld de viscositeitsmodificator in de formule aan te passen of een laagvluchtig oplosmiddel te selecteren, kan de waterbehoud van HPMC tot op zekere hoogte worden verbeterd, waardoor het effect van temperatuurstijging op de verdamping van water wordt verminderd.
3. beïnvloedende factoren
Het effect van de temperatuur op het waterbehoud van HPMC hangt niet alleen af van de omgevingstemperatuur zelf, maar ook van het molecuulgewicht, de mate van substitutie, oplossingsconcentratie en andere factoren van HPMC. Bijvoorbeeld:
Molecuulgewicht:HPMC Met een hoger molecuulgewicht heeft meestal een sterkere waterretentie, omdat de netwerkstructuur gevormd door ketens met een hoog molecuulgewicht in de oplossing water kan absorberen en effectiever kan behouden.
Mate van substitutie: de mate van methylatie en hydroxypropylering van HPMC zal de interactie met watermoleculen beïnvloeden, waardoor de waterretentie wordt beïnvloed. Over het algemeen kan een hogere mate van substitutie de hydrofiliciteit van HPMC verbeteren, waardoor de waterretentie wordt verbeterd.
Oplossingsconcentratie: de concentratie van HPMC beïnvloedt ook de waterretentie ervan. Hogere concentraties van HPMC -oplossingen hebben meestal betere waterretentie -effecten, omdat hoge concentraties HPMC water kunnen behouden door sterkere intermoleculaire interacties.
Er is een complexe relatie tussen de waterbehoud vanHPMCen temperatuur. Verhoogde temperatuur bevordert meestal de oplosbaarheid van HPMC en kan leiden tot verbeterde waterretentie, maar een te hoge temperatuur zal de moleculaire structuur van HPMC vernietigen, zijn vermogen om aan water te binden verminderen en dus het waterretentie -effect beïnvloedt. Om de beste waterretentieprestaties onder verschillende temperatuuromstandigheden te bereiken, is het noodzakelijk om het juiste HPMC -type te selecteren volgens specifieke toepassingsvereisten en redelijkerwijs de gebruiksvoorwaarden aan te passen. Bovendien kunnen andere componenten in de formule- en temperatuurregelingsstrategieën ook de waterretentie van HPMC in omgevingen met hoge temperatuur tot op zekere hoogte verbeteren.
Posttijd: nov-11-2024