Hýdroxýprópýl metýlsellulósa (HPMC) er algengt fjölliða efnasamband, mikið notað í byggingariðnaði, lyfjafyrirtækjum, matvælum og öðrum iðnaði. Sem vatnsleysanleg fjölliða hefur HPMC framúrskarandi vökvasöfnun, filmumyndandi, þykknandi og fleyti eiginleika. Vökvasöfnun þess er einn af mikilvægum eiginleikum þess í mörgum notkunum, sérstaklega í efni eins og sement, steypuhræra og húðun í byggingariðnaði, sem getur seinkað uppgufun vatns og bætt byggingarframmistöðu og gæði lokaafurðarinnar. Hins vegar er vökvasöfnun HPMC nátengd hitabreytingum í ytra umhverfi og skilningur á þessu sambandi skiptir sköpum fyrir notkun þess á mismunandi sviðum.
1. Uppbygging og vökvasöfnun HPMC
HPMC er framleitt með efnafræðilegum breytingum á náttúrulegum sellulósa, aðallega með því að setja hýdroxýprópýl (-C3H7OH) og metýl (-CH3) hópa inn í sellulósakeðjuna, sem gefur henni góða leysni og stjórnunareiginleika. Hýdroxýlhóparnir (-OH) í HPMC sameindunum geta myndað vetnistengi við vatnssameindir. Þess vegna getur HPMC tekið í sig vatn og sameinast vatni, sem sýnir vökvasöfnun.
Vatnssöfnun vísar til getu efnis til að halda vatni. Fyrir HPMC kemur það aðallega fram í getu þess til að viðhalda vatnsinnihaldi í kerfinu með vökvun, sérstaklega í umhverfi með háum hita eða háum raka, sem getur í raun komið í veg fyrir hraða tap á vatni og viðhaldið vætanleika efnisins. Þar sem vökvun í HPMC sameindunum er nátengd samspili sameindabyggingar þess, munu hitabreytingar hafa bein áhrif á vatnsupptökugetu og vökvasöfnun HPMC.
2. Áhrif hitastigs á vökvasöfnun HPMC
Sambandið milli vökvasöfnunar HPMC og hitastigs má ræða út frá tveimur hliðum: annars vegar er áhrif hitastigs á leysni HPMC og hins vegar áhrif hitastigs á sameindabyggingu þess og vökvun.
2.1 Áhrif hitastigs á leysni HPMC
Leysni HPMC í vatni er tengd hitastigi. Almennt eykst leysni HPMC með hækkandi hitastigi. Þegar hitastigið hækkar fá vatnssameindir meiri varmaorku sem leiðir til veikingar á samspili vatnssameinda og stuðlar þannig að upplausn HPMC. Fyrir HPMC getur hækkun hitastigs gert það auðveldara að mynda kvoðalausn og þar með aukið vökvasöfnun hennar í vatni.
Hins vegar getur of hátt hitastig aukið seigju HPMC lausnarinnar, sem hefur áhrif á rheological eiginleika hennar og dreifileika. Þrátt fyrir að þessi áhrif séu jákvæð til að bæta leysni, getur of hátt hitastig breytt stöðugleika sameindabyggingar þess og leitt til minnkunar á vökvasöfnun.
2.2 Áhrif hitastigs á sameindabyggingu HPMC
Í sameindabyggingu HPMC myndast vetnistengi aðallega með vatnssameindum í gegnum hýdroxýlhópa og þetta vetnstengi skiptir sköpum fyrir vökvasöfnun HPMC. Þegar hitastigið eykst getur styrkur vetnistengsins breyst, sem leiðir til veikingar á bindikrafti milli HPMC sameindarinnar og vatnssameindarinnar og hefur þar með áhrif á vökvasöfnun hennar. Nánar tiltekið mun hækkun hitastigs valda því að vetnistengin í HPMC sameindinni sundrast og dregur þannig úr vatnsupptöku hennar og vökvasöfnunargetu.
Að auki endurspeglast hitastigsnæmi HPMC einnig í fasahegðun lausnarinnar. HPMC með mismunandi mólmassa og mismunandi skiptihópa hefur mismunandi hitanæmi. Almennt séð er HPMC með lága mólþunga næmari fyrir hitastigi en HPMC með mikla mólþunga sýnir stöðugri frammistöðu. Þess vegna, í hagnýtum forritum, er nauðsynlegt að velja viðeigandi HPMC gerð í samræmi við tiltekið hitastig til að tryggja vökvasöfnun þess við vinnuhitastig.
2.3 Áhrif hitastigs á uppgufun vatns
Í háhitaumhverfi verður vatnssöfnun HPMC fyrir áhrifum af hraðari uppgufun vatns af völdum hækkunar á hitastigi. Þegar ytri hitastigið er of hátt er líklegra að vatnið í HPMC kerfinu gufi upp. Þó að HPMC geti haldið vatni að vissu marki í gegnum sameindabyggingu sína, getur of hár hiti valdið því að kerfið tapi vatni hraðar en vatnsgeymslugeta HPMC. Í þessu tilviki er vökvasöfnun HPMC hindrað, sérstaklega í háum hita og þurru umhverfi.
Til að draga úr þessu vandamáli hafa sumar rannsóknir sýnt að það að bæta við viðeigandi rakaefnum eða aðlaga aðra hluti í formúlunni getur bætt vökvasöfnunaráhrif HPMC í umhverfi við háan hita. Til dæmis, með því að stilla seigjubreytirann í formúlunni eða velja lítt rokgjarnan leysi, er hægt að bæta vatnssöfnun HPMC að vissu marki og draga úr áhrifum hitastigshækkunar á uppgufun vatns.
3. Áhrifaþættir
Áhrif hitastigs á vökvasöfnun HPMC fer ekki aðeins eftir umhverfishitastigi sjálfu, heldur einnig á mólmassa, skiptingarstigi, lausnarstyrk og öðrum þáttum HPMC. Til dæmis:
Mólþyngd:HPMC með hærri mólþunga hefur venjulega sterkari vökvasöfnun, vegna þess að netbyggingin sem myndast af keðjum með miklum mólþunga í lausninni getur tekið upp og haldið vatni á skilvirkari hátt.
Staðgengisstig: Metýlering og hýdroxýprópýleringu HPMC mun hafa áhrif á samspil þess við vatnssameindir og hafa þar með áhrif á vökvasöfnun. Almennt talað getur meiri útskipting aukið vatnssækni HPMC og þar með bætt vökvasöfnun þess.
Styrkur lausnar: Styrkur HPMC hefur einnig áhrif á vökvasöfnun þess. Hærri styrkur HPMC lausna hefur venjulega betri vökvasöfnunaráhrif, vegna þess að hár styrkur HPMC getur haldið vatni í gegnum sterkari millisameindasamskipti.
Það er flókið samband á milli vatnssöfnunar áHPMCog hitastig. Aukið hitastig stuðlar venjulega að leysni HPMC og getur leitt til bættrar vökvasöfnunar, en of hátt hitastig eyðileggur sameindabyggingu HPMC, dregur úr getu þess til að bindast vatni og hefur þannig áhrif á vökvasöfnunaráhrif þess. Til þess að ná sem bestum vökvasöfnunarafköstum við mismunandi hitastig er nauðsynlegt að velja viðeigandi HPMC gerð í samræmi við sérstakar umsóknarkröfur og aðlaga notkunarskilyrði þess með sanngjörnum hætti. Að auki geta aðrir þættir í formúlunni og hitastýringaraðferðum einnig bætt vökvasöfnun HPMC í háhitaumhverfi að vissu marki.
Pósttími: 11-nóv-2024