Hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC)és un èter de cel·lulosa no iònic, que s'utilitza àmpliament en molts camps com ara materials de construcció, medicina, aliments, recobriments i cosmètics. En la indústria de la construcció, especialment en morters secs, adhesius per a rajoles, massilla en pols i altres productes, l'HPMC és un agent de retenció d'aigua altament eficient, i la seva retenció d'aigua té una influència important en la construcció, l'adhesió i el rendiment final del material.
1. Estructura i propietats de l'HPMC
L'HPMC és un polímer semisintètic modificat per eterificació de cel·lulosa natural. El seu esquelet bàsic és la unitat β-D-glucosa, i alguns grups hidroxil són substituïts per metil (–CH₃) i hidroxipropil (–CH₂CHOHCH₃). A causa de la introducció d'aquests substituents, l'HPMC té hidrofilicitat i certa hidrofobicitat, cosa que li confereix una bona solubilitat en aigua i activitat superficial.
En aigua, l'HPMC pot formar una solució col·loïdal d'alta viscositat amb múltiples funcions com ara espessir, suspendre, emulsionar i formar pel·lícules. Entre elles, la retenció d'aigua és una de les seves propietats més crítiques, especialment en morters de ciment i materials a base de guix, que juga un paper important per evitar que l'aigua es perdi massa ràpidament i millorar el rendiment de la construcció.
2. Mecanisme de retenció d'aigua de l'HPMC
L'efecte de retenció d'aigua de l'HPMC es manifesta principalment en els aspectes següents:
2.1. Formació d'una estructura de xarxa tridimensional
L'HPMC s'infla en aigua per formar una solució viscosa, i les seves cadenes de polímers formen una determinada estructura de xarxa tridimensional a través d'enllaços d'hidrogen i entrellaçament. Aquesta estructura pot unir eficaçment l'aigua, convertir l'aigua lliure en "aigua lligada" o "aigua lligada", reduint així la taxa de migració de l'aigua i jugant un paper en la retenció d'aigua.
2.2. Augmentar la viscositat del sistema
Després de dissoldre l'HPMC en aigua, la viscositat del sistema pot augmentar significativament. L'entorn de fase líquida d'alta viscositat alenteix la velocitat de migració de l'aigua en medis porosos, redueix la velocitat de pèrdua d'aigua al substrat causada per l'acció capil·lar i, per tant, retarda l'evaporació o penetració de l'aigua. Això és particularment important per a la reacció d'hidratació del ciment i el manteniment del morter.
2.3. Formació de pel·lícula i efecte barrera
L'HPMC té bones propietats formadores de pel·lícula. Durant el procés de construcció, l'HPMC pot formar una fina pel·lícula de polímer a la superfície del morter o recobriment, que actua com a barrera física. Aquesta pel·lícula pot bloquejar parcialment l'evaporació de l'aigua, alhora que permet que penetri un cert grau de vapor d'aigua, manté l'ambient humit intern i promou l'enduriment i la hidratació normals del material cimentós.
2.4. Funció d'adsorció i alliberament lent
L'estructura molecular de l'HPMC conté múltiples grups hidròfils (com ara grups hidroxil, enllaços èter, etc.), que poden formar enllaços d'hidrogen amb molècules d'aigua per adsorbir-les i actuar com a "reservori d'aigua". En un ambient sec o quan no hi ha prou humitat dins del material, l'HPMC allibera gradualment la humitat adsorbida per aconseguir un subministrament d'aigua d'alliberament lent. Aquest comportament d'alliberament lent ajuda a millorar la construcció i l'adhesió del morter en un ambient sec.
3. Factors que afecten l'efecte de retenció d'aigua
El rendiment de retenció d'aigua de l'HPMC es veu afectat per múltiples factors, principalment els següents punts:
3.1. Grau de viscositat
La viscositat de l'HPMC és un dels factors clau que afecten la seva capacitat de retenció d'aigua. En general, com més alta sigui la viscositat de l'HPMC, més fort serà el rendiment de retenció d'aigua. L'HPMC d'alta viscositat pot formar una estructura de xarxa més densa i una capacitat de retenció d'aigua més forta. Tanmateix, una viscositat massa alta pot afectar la fluïdesa i el rendiment constructiu del material, per la qual cosa cal triar-lo raonablement en aplicacions pràctiques.
3.2. Grau de substitució i estructura molecular
El grau de substitució (DS) i la substitució molar (MS) de l'HPMC afecten la seva hidrofilicitat i solubilitat, afectant així indirectament el seu rendiment de retenció d'aigua. En general, un grau moderat de substitució pot garantir una bona solubilitat i millorar la capacitat d'unir aigua.
3.3. Dosificació
La dosi d'HPMC té un efecte directe sobre l'efecte de retenció d'aigua. Amb l'augment de la dosi, la taxa de retenció d'aigua sol augmentar, però després de superar un cert rang, la millora del rendiment tendeix a la saturació i fins i tot pot fer que el material sigui massa viscós o retardi la coagulació. Per tant, cal optimitzar la dosi a la fórmula.
3.4. Temperatura i humitat ambient
L'augment de la temperatura accelerarà la velocitat d'evaporació de l'aigua i el rendiment de retenció d'aigua de l'HPMC a alta temperatura disminuirà. A més, les característiques de gelificació tèrmica de l'HPMC (la coagulació tèrmica es produeix per sobre dels 60 °C) poden fer que la viscositat de la solució disminueixi, afectant l'efecte de retenció d'aigua. Per tant, en un entorn de construcció d'alta temperatura, s'ha de seleccionar un model HPMC adequat.
L'HPMC inhibeix eficaçment la ràpida pèrdua d'aigua i millora la capacitat de retenció d'aigua del sistema de materials de construcció a través de múltiples mecanismes com ara augmentar la viscositat del sistema, formar una estructura de xarxa, absorbir aigua i formar una barrera de pel·lícula.Rendiment de retenció d'aigua HPMCjuga un paper vital en la millora del rendiment de la construcció, augmentant la resistència del material i allargant el temps obert.
Data de publicació: 14 de maig de 2025