Хидроксипропил метилцелулоза (HPMC)е нейоногенен целулозен етер, който се използва широко в много области като строителни материали, медицина, храни, покрития и козметика. В строителната индустрия, особено в сухи смесени разтвори, лепила за плочки, шпакловки на прах и други продукти, HPMC е високоефективен водозадържащ агент, а задържането на вода има важно влияние върху конструкцията, адхезията и крайните характеристики на материала.
1. Структура и свойства на HPMC
HPMC е полусинтетичен полимер, модифициран чрез етерификация на естествена целулоза. Основният му скелет е β-D-глюкозна единица, а някои хидроксилни групи са заместени с метил (–CH₃) и хидроксипропил (–CH₂CHOHCH₃). Поради въвеждането на тези заместители, HPMC има както хидрофилност, така и известна хидрофобност, което му придава добра разтворимост във вода и повърхностна активност.
Във вода HPMC може да образува колоиден разтвор с висок вискозитет с множество функции, като сгъстяване, суспендиране, емулгиране и образуване на филм. Сред тях задържането на вода е едно от най-важните му свойства, особено в циментови разтвори и материали на основата на гипс, което играе важна роля за предотвратяване на твърде бързата загуба на вода и подобряване на строителните характеристики.
2. Механизъм за задържане на вода от HPMC
Ефектът на задържане на вода от HPMC се проявява главно в следните аспекти:
2.1. Формиране на триизмерна мрежова структура
HPMC набъбва във вода, за да образува вискозен разтвор, а полимерните му вериги образуват определена триизмерна мрежова структура чрез водородни връзки и заплитане. Тази структура може ефективно да свързва водата, да превръща свободната вода в „свързана вода“ или „обвързана вода“, като по този начин намалява скоростта на миграция на водата и играе роля в задържането на вода.
2.2. Увеличете вискозитета на системата
След разтваряне на HPMC във вода, вискозитетът на системата може да се увеличи значително. Високовискозната течнофазна среда забавя скоростта на миграция на водата в порести среди, намалява скоростта на загуба на вода към основата, причинена от капилярно действие, и по този начин забавя изпарението или проникването на вода. Това е особено важно за реакцията на хидратация на цимента и поддръжката на разтвора.
2.3. Филмообразуващ и бариерен ефект
HPMC има добри филмообразуващи свойства. По време на строителния процес HPMC може да образува тънък полимерен филм върху повърхността на хоросана или покритието, който действа като физическа бариера. Този филм може частично да блокира изпарението на водата, като същевременно позволява проникването на известна степен на водни пари, поддържайки вътрешната влажна среда и насърчавайки нормалното втвърдяване и хидратация на циментовия материал.
2.4. Адсорбция и функция на бавно освобождаване
Молекулярната структура на HPMC съдържа множество хидрофилни групи (като хидроксилни групи, етерни връзки и др.), които могат да образуват водородни връзки с водните молекули, за да адсорбират и действат като „резервоар за вода“. В суха среда или когато няма достатъчно влага вътре в материала, HPMC постепенно освобождава адсорбираната влага, за да постигне бавно освобождаване на вода. Това бавно освобождаване помага за подобряване на конструкцията и адхезията на хоросана в суха среда.
3. Фактори, влияещи върху ефекта на задържане на вода
Водозадържащите свойства на HPMC се влияят от множество фактори, включително главно следните точки:
3.1. Степен на вискозитет
Вискозитетът на HPMC е един от ключовите фактори, влияещи върху способността му за задържане на вода. Най-общо казано, колкото по-висок е вискозитетът на HPMC, толкова по-силна е способността му да задържа вода. HPMC с висок вискозитет може да образува по-плътна мрежова структура и по-силен капацитет за свързване на вода. Твърде високият вискозитет обаче може да повлияе на течливостта и конструктивните характеристики на материала, така че в практическите приложения е необходимо да се избира разумен метод.
3.2. Степен на заместване и молекулна структура
Степента на заместване (DS) и моларното заместване (MS) на HPMC влияят върху неговата хидрофилност и разтворимост, като по този начин косвено влияят върху способността му за задържане на вода. Най-общо казано, умерената степен на заместване може да осигури добра разтворимост и да подобри способността му за свързване на вода.
3.3. Дозировка
Дозировката на HPMC има пряк ефект върху ефекта на задържане на вода. С увеличаване на дозата, скоростта на задържане на вода обикновено се увеличава, но след превишаване на определен диапазон, подобрението на производителността води до насищане и дори може да доведе до прекалено вискозно състояние на материала или забавяне на коагулацията. Следователно, дозата във формулата трябва да бъде оптимизирана.
3.4. Температура и влажност на околната среда
Повишаването на температурата ще ускори скоростта на изпаряване на водата и водозадържащата способност на HPMC при висока температура ще намалее. Освен това, термичните желиращи характеристики на HPMC (термична коагулация се случва над около 60°C) могат да доведат до намаляване на вискозитета на разтвора, което влияе върху водозадържащия ефект. Следователно, в строителна среда с висока температура, трябва да се избере подходящ модел HPMC.
HPMC ефективно инхибира бързата загуба на вода и подобрява капацитета за задържане на вода на строителната система чрез множество механизми, като например повишаване на вискозитета на системата, образуване на мрежова структура, абсорбиране на вода и образуване на филмова бариера.HPMC задържане на водаиграе жизненоважна роля за подобряване на строителните характеристики, увеличаване на здравината на материала и удължаване на отвореното време.
Време на публикуване: 14 май 2025 г.