Гідраксіпрапілметылцэлюлоза (ГПМЦ) з'яўляецца звычайна выкарыстоўваным палімерным злучэннем, якое шырока выкарыстоўваецца ў будаўнічай, фармацэўтычнай, харчовай і іншых галінах прамысловасці. Будучы вадараспушчальным палімерам, HPMC валодае выдатнымі ўласцівасцямі ўтрымання вады, пленкообразования, згушчэння і эмульгирования. Яго ўтрыманне вады з'яўляецца адным з яго важных уласцівасцей у многіх сферах прымянення, асабліва ў такіх матэрыялах, як цэмент, будаўнічы раствор і пакрыцця ў будаўнічай індустрыі, якія могуць затрымаць выпарэнне вады і палепшыць прадукцыйнасць канструкцыі і якасць канчатковага прадукту. Аднак затрымка вады ГПМЦ цесна звязана са змяненнем тэмпературы ў знешнім асяроддзі, і разуменне гэтай сувязі мае вырашальнае значэнне для яго прымянення ў розных галінах.
1. Структура і ўтрыманне вады HPMC
HPMC вырабляецца шляхам хімічнай мадыфікацыі натуральнай цэлюлозы, у асноўным шляхам увядзення гідраксіпрапілавых (-C3H7OH) і метыльных (-CH3) груп у цэлюлозны ланцуг, што надае ёй добрую растваральнасць і рэгуляцыйныя ўласцівасці. Гідраксільныя групы (-OH) у малекулах HPMC могуць утвараць вадародныя сувязі з малекуламі вады. Такім чынам, HPMC можа паглынаць ваду і злучацца з вадой, дэманструючы затрымку вады.
Затрымка вады адносіцца да здольнасці рэчыва ўтрымліваць ваду. Для HPMC гэта ў асноўным выяўляецца ў яго здольнасці падтрымліваць утрыманне вады ў сістэме шляхам гідратацыі, асабліва пры высокай тэмпературы або высокай вільготнасці, што можа эфектыўна прадухіляць хуткую страту вады і падтрымліваць змочвальнасць рэчыва. Паколькі гідратацыя ў малекулах ГПМЦ цесна звязана з узаемадзеяннем іх малекулярнай структуры, змены тэмпературы будуць непасрэдна ўплываць на здольнасць паглынання вады і ўтрыманне вады ГПМЦ.
2. Уплыў тэмпературы на ўтрыманне вады ў ГПМЦ
Узаемасувязь паміж утрыманнем вады ў ГПМЦ і тэмпературай можна абмяркоўваць з двух аспектаў: адзін - уплыў тэмпературы на растваральнасць ГПМЦ, а другі - уплыў тэмпературы на яе малекулярную структуру і гідратацыю.
2.1 Уплыў тэмпературы на растваральнасць ГПМЦ
Растваральнасць HPMC ў вадзе звязана з тэмпературай. Як правіла, растваральнасць HPMC павялічваецца з павышэннем тэмпературы. Калі тэмпература павышаецца, малекулы вады атрымліваюць больш цеплавой энергіі, што прыводзіць да паслаблення ўзаемадзеяння паміж малекуламі вады, тым самым спрыяючы растварэнню ГПМЦ. Для HPMC павышэнне тэмпературы можа палегчыць адукацыю калоіднага раствора, тым самым павялічваючы ўтрыманне вады ў вадзе.
Аднак занадта высокая тэмпература можа павялічыць глейкасць раствора ГПМЦ, уплываючы на яго рэалагічныя ўласцівасці і дыспергнасць. Хоць гэты эфект з'яўляецца станоўчым для паляпшэння растваральнасці, занадта высокая тэмпература можа змяніць стабільнасць яго малекулярнай структуры і прывесці да памяншэння ўтрымання вады.
2.2 Уплыў тэмпературы на малекулярную структуру ГПМЦ
У малекулярнай структуры ГПМЦ вадародныя сувязі ў асноўным утвараюцца з малекуламі вады праз гідраксільныя групы, і гэтая вадародная сувязь мае вырашальнае значэнне для ўтрымання вады ГПМЦ. Па меры павышэння тэмпературы трываласць вадароднай сувязі можа змяняцца, што прыводзіць да паслаблення сілы сувязі паміж малекулай HPMC і малекулай вады, што ўплывае на ўтрыманне вады. У прыватнасці, павышэнне тэмпературы прывядзе да разрыву вадародных сувязей у малекуле HPMC, што зніжае яе здольнасць да паглынання вады і ўтрымання вады.
Акрамя таго, тэмпературная адчувальнасць HPMC таксама адлюстроўваецца на фазавых паводзінах яго раствора. ГПМЦ з рознай малекулярнай масай і рознымі групамі замяшчальнікаў мае розную цеплавую адчувальнасць. Наогул кажучы, нізкамалекулярны HPMC больш адчувальны да тэмпературы, у той час як высокамалекулярны HPMC дэманструе больш стабільную працу. Такім чынам, у практычных прымяненнях неабходна выбраць адпаведны тып HPMC у адпаведнасці з пэўным дыяпазонам тэмператур, каб забяспечыць утрыманне вады пры працоўнай тэмпературы.
2.3 Уплыў тэмпературы на выпарэнне вады
У асяроддзі з высокай тэмпературай на ўтрыманне вады ў ГПМЦ паўплывае паскоранае выпарэнне вады, выкліканае павышэннем тэмпературы. Калі знешняя тэмпература занадта высокая, вада ў сістэме HPMC, хутчэй за ўсё, будзе выпарацца. Нягледзячы на тое, што ГПМЦ можа ўтрымліваць ваду да пэўнай ступені дзякуючы сваёй малекулярнай структуры, празмерна высокая тэмпература можа выклікаць страту вады ў сістэме хутчэй, чым здольнасць ГПМЦ да ўтрымання вады. У гэтым выпадку ўтрыманне вады ў ГПМЦ інгібіруецца, асабліва пры высокай тэмпературы і сухім асяроддзі.
Каб палегчыць гэтую праблему, некаторыя даследаванні паказалі, што даданне адпаведных ўвільгатняльнікаў або карэкціроўка іншых кампанентаў у формуле можа палепшыць эфект утрымання вады HPMC пры высокай тэмпературы. Напрыклад, шляхам рэгулявання мадыфікатара глейкасці ў формуле або выбару нізкалятучага растваральніка можна ў пэўнай ступені палепшыць утрыманне вады ў ГПМЦ, памяншаючы ўплыў павышэння тэмпературы на выпарэнне вады.
3. Фактары ўплыву
Уплыў тэмпературы на ўтрыманне вады ГПМЦ залежыць не толькі ад самой тэмпературы навакольнага асяроддзя, але і ад малекулярнай масы, ступені замяшчэння, канцэнтрацыі раствора і іншых фактараў ГПМЦ. Напрыклад:
Малекулярная маса:ГПМЦ з больш высокай малекулярнай масай звычайна мацней затрымлівае ваду, таму што сеткавая структура, утвораная высокамалекулярнымі ланцужкамі ў растворы, можа паглынаць і ўтрымліваць ваду больш эфектыўна.
Ступень замяшчэння: Ступень метилирования і гидроксипропилирования HPMC будзе ўплываць на яго ўзаемадзеянне з малекуламі вады, тым самым уплываючы на ўтрыманне вады. Наогул кажучы, больш высокая ступень замяшчэння можа павысіць гідрафільнасць HPMC, тым самым паляпшаючы ўтрыманне вады.
Канцэнтрацыя раствора: канцэнтрацыя HPMC таксама ўплывае на ўтрыманне вады. Больш высокія канцэнтрацыі раствораў ГПМЦ звычайна маюць лепшы эфект утрымання вады, таму што высокія канцэнтрацыі ГПМЦ могуць утрымліваць ваду праз мацнейшыя міжмалекулярныя ўзаемадзеянні.
Існуе складаная ўзаемасувязь паміж затрымкай вадыГПМЦі тэмпература. Падвышаная тэмпература звычайна спрыяе растваральнасці ГПМЦ і можа прывесці да паляпшэння ўтрымання вады, але занадта высокая тэмпература разбурыць малекулярную структуру ГПМЦ, паменшыць яе здольнасць звязвацца з вадой і, такім чынам, паўплывае на яе эфект утрымання вады. Каб дасягнуць найлепшага ўтрымання вады пры розных тэмпературных умовах, неабходна выбраць адпаведны тып HPMC у адпаведнасці з канкрэтнымі патрабаваннямі прымянення і разумна наладзіць умовы яго выкарыстання. Акрамя таго, іншыя кампаненты формулы і стратэгіі кантролю тэмпературы таксама могуць да пэўнай ступені палепшыць утрыманне вады ў ГПМЦ пры высокай тэмпературы.
Час публікацыі: 11 лістапада 2024 г