Hidroksipropil Metilselulosa (HPMC)adalah eter selulosa non-ionik, yang banyak digunakan dalam berbagai bidang seperti bahan bangunan, obat-obatan, makanan, pelapis, dan kosmetik. Dalam industri konstruksi, terutama dalam mortar campuran kering, perekat ubin, bubuk dempul, dan produk lainnya, HPMC adalah agen penahan air yang sangat efisien, dan retensi airnya memiliki pengaruh penting pada konstruksi, daya rekat, dan kinerja akhir material.
1. Struktur dan sifat HPMC
HPMC adalah polimer semi-sintetik yang dimodifikasi dengan eterifikasi selulosa alami. Kerangka dasarnya adalah unit β-D-glukosa, dan beberapa gugus hidroksil digantikan oleh metil (–CH₃) dan hidroksipropil (–CH₂CHOHCH₃). Karena adanya substituen ini, HPMC memiliki sifat hidrofilisitas dan hidrofobisitas tertentu, sehingga memberikan kelarutan air dan aktivitas permukaan yang baik.
Di dalam air, HPMC dapat membentuk larutan koloid berkekentalan tinggi dengan berbagai fungsi seperti pengentalan, suspensi, pengemulsian, dan pembentukan lapisan tipis. Di antara semua itu, retensi air merupakan salah satu sifat terpentingnya, terutama pada mortar semen dan material berbasis gipsum, yang berperan penting dalam mencegah hilangnya air terlalu cepat dan meningkatkan kinerja konstruksi.
2. Mekanisme retensi air HPMC
Efek retensi air HPMC terutama terwujud dalam aspek-aspek berikut:
2.1. Pembentukan struktur jaringan tiga dimensi
HPMC membengkak dalam air untuk membentuk larutan kental, dan rantai polimernya membentuk struktur jaringan tiga dimensi tertentu melalui ikatan hidrogen dan keterikatan. Struktur ini secara efektif dapat mengikat air, mengubah air bebas menjadi "air terikat" atau "air terikat", sehingga mengurangi laju migrasi air dan berperan dalam retensi air.
2.2. Meningkatkan viskositas sistem
Setelah HPMC dilarutkan dalam air, viskositas sistem dapat ditingkatkan secara signifikan. Lingkungan fase cair dengan viskositas tinggi memperlambat laju migrasi air dalam media berpori, mengurangi laju kehilangan air ke substrat yang disebabkan oleh aksi kapiler, dan dengan demikian menunda penguapan atau penetrasi air. Hal ini sangat penting untuk reaksi hidrasi semen dan perawatan mortar.
2.3. Pembentukan film dan efek penghalang
HPMC memiliki sifat pembentuk film yang baik. Selama proses konstruksi, HPMC dapat membentuk film polimer tipis pada permukaan mortar atau pelapis, yang berfungsi sebagai penghalang fisik. Film ini dapat menghalangi penguapan air sebagian, sekaligus memungkinkan sejumlah uap air menembus, menjaga lingkungan lembap internal, dan mendorong pengerasan dan hidrasi normal bahan semen.
2.4. Fungsi penyerapan dan pelepasan lambat
Struktur molekul HPMC mengandung beberapa gugus hidrofilik (seperti gugus hidroksil, ikatan eter, dll.), yang dapat membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air untuk menyerap dan bertindak sebagai "reservoir air". Di lingkungan yang kering atau ketika tidak ada cukup air di dalam material, HPMC secara bertahap melepaskan air yang diserap untuk mencapai pasokan air lepas lambat. Perilaku lepas lambat ini membantu meningkatkan konstruksi dan daya rekat mortar di lingkungan yang kering.
3. Faktor-faktor yang mempengaruhi efek retensi air
Kinerja retensi air HPMC dipengaruhi oleh banyak faktor, terutama termasuk poin-poin berikut:
3.1. Tingkat kekentalan
Viskositas HPMC merupakan salah satu faktor utama yang memengaruhi kapasitas retensi airnya. Secara umum, semakin tinggi viskositas HPMC, semakin kuat kinerja retensi airnya. HPMC dengan viskositas tinggi dapat membentuk struktur jaringan yang lebih padat dan kapasitas pengikatan air yang lebih kuat. Namun, viskositas yang terlalu tinggi dapat memengaruhi fluiditas dan kinerja konstruksi material, sehingga perlu dipilih secara wajar dalam aplikasi praktis.
3.2. Derajat substitusi dan struktur molekul
Derajat substitusi (DS) dan substitusi molar (MS) HPMC memengaruhi sifat hidrofilisitas dan kelarutannya, sehingga secara tidak langsung memengaruhi kinerja retensi airnya. Secara umum, derajat substitusi yang sedang dapat memastikan kelarutan yang baik dan meningkatkan kemampuan mengikat air.
3.3. Dosis
Dosis HPMC memiliki efek langsung pada efek retensi air. Dengan peningkatan dosis, laju retensi air biasanya meningkat, tetapi setelah melampaui kisaran tertentu, peningkatan kinerja cenderung jenuh, dan bahkan dapat menyebabkan bahan menjadi terlalu kental atau menunda koagulasi. Oleh karena itu, dosis perlu dioptimalkan dalam formula.
3.4. Suhu dan kelembaban sekitar
Peningkatan suhu akan mempercepat laju penguapan air, dan kinerja retensi air HPMC pada suhu tinggi akan menurun. Selain itu, karakteristik gelasi termal HPMC (koagulasi termal terjadi di atas sekitar 60°C) dapat menyebabkan viskositas larutan menurun, yang memengaruhi efek retensi air. Oleh karena itu, dalam lingkungan konstruksi suhu tinggi, model HPMC yang sesuai harus dipilih.
HPMC secara efektif menghambat hilangnya air secara cepat dan meningkatkan kapasitas retensi air pada sistem bahan bangunan melalui berbagai mekanisme seperti meningkatkan viskositas sistem, membentuk struktur jaringan, menyerap air dan membentuk penghalang film.Kinerja retensi air HPMCmemainkan peranan penting dalam meningkatkan kinerja konstruksi, menambah kekuatan material dan memperpanjang waktu buka.
Waktu posting: 14-Mei-2025