Vandens sulaikymas yra svarbi savybė daugeliui pramonės šakų, kuriose naudojamos hidrofilinės medžiagos, pavyzdžiui, celiuliozės eteriai. Hidroksipropilmetilceliuliozė (HPMC) yra vienas iš celiuliozės eterių, pasižyminčių aukštomis vandens sulaikymo savybėmis. HPMC yra pusiau sintetinis polimeras, gautas iš celiuliozės ir dažniausiai naudojamas įvairiose srityse statybos, farmacijos ir maisto pramonėje.
HPMC plačiai naudojamas kaip tirštiklis, stabilizatorius ir emulsiklis įvairiuose maisto produktuose, tokiuose kaip ledai, padažai ir užpilai, siekiant pagerinti jų tekstūrą, konsistenciją ir galiojimo laiką. HPMC taip pat naudojamas gaminant vaistus farmacijos pramonėje kaip rišiklis, dezintegruojantis ir plėvelės dengimo agentas. Jis taip pat naudojamas kaip vandenį sulaikanti medžiaga statybinėse medžiagose, daugiausia cemente ir skiedinyje.
Vandens sulaikymas yra svarbi statybų savybė, nes ji padeda apsaugoti ką tik sumaišytą cementą ir skiedinį nuo išdžiūvimo. Džiūvimas gali sukelti susitraukimą ir įtrūkimus, todėl konstrukcijos gali susidaryti silpnos ir nestabilios. HPMC padeda išlaikyti vandens kiekį cemente ir skiedinyje, sugerdamas vandens molekules ir lėtai jas išskirdamas laikui bėgant, leisdamas statybinėms medžiagoms tinkamai sukietėti ir sukietėti.
HPMC vandens sulaikymo principas pagrįstas jo hidrofiliškumu. Dėl hidroksilo grupių (-OH) buvimo jo molekulinėje struktūroje HPMC turi didelį afinitetą vandeniui. Hidroksilo grupės sąveikauja su vandens molekulėmis, sudarydamos vandenilio ryšius, todėl aplink polimero grandines susidaro hidratacijos apvalkalas. Hidratuotas apvalkalas leidžia polimerų grandinėms plėstis, padidindamas HPMC tūrį.
HPMC patinimas yra dinamiškas procesas, kuris priklauso nuo įvairių veiksnių, tokių kaip pakeitimo laipsnis (DS), dalelių dydis, temperatūra ir pH. Pakeitimo laipsnis reiškia pakeistų hidroksilo grupių skaičių viename anhidrogliukozės vienete celiuliozės grandinėje. Kuo didesnė DS vertė, tuo didesnis hidrofiliškumas ir geresnės vandens sulaikymo savybės. HPMC dalelių dydis taip pat turi įtakos vandens sulaikymui, nes mažesnės dalelės turi didesnį paviršiaus plotą masės vienetui, todėl vanduo geriau sugeria. Temperatūra ir pH reikšmė turi įtakos brinkimo ir vandens sulaikymo laipsniui, o aukštesnė temperatūra ir mažesnė pH vertė pagerina HPMC brinkimo ir vandens sulaikymo savybes.
HPMC vandens sulaikymo mechanizmas apima du procesus: absorbciją ir desorbciją. Absorbcijos metu HPMC sugeria vandens molekules iš supančios aplinkos, sudarydamas hidratacijos apvalkalą aplink polimerų grandines. Drėkinantis apvalkalas neleidžia polimerinėms grandinėms subyrėti ir išlaiko jas atskirtas, todėl HPMC išsipučia. Absorbuotos vandens molekulės sudaro vandenilinius ryšius su HPMC hidroksilo grupėmis, pagerindamos vandens sulaikymo savybes.
Desorbcijos metu HPMC lėtai išskiria vandens molekules, todėl statybinė medžiaga tinkamai sukietėja. Lėtas vandens molekulių išsiskyrimas užtikrina, kad cementas ir skiedinys išliks visiškai hidratuoti, todėl struktūra yra stabili ir patvari. Lėtas vandens molekulių išsiskyrimas taip pat užtikrina nuolatinį vandens tiekimą cementui ir skiediniui, pagerindamas kietėjimo procesą ir padidindamas galutinio produkto stiprumą ir stabilumą.
Apibendrinant galima pasakyti, kad vandens sulaikymas yra svarbi savybė daugeliui pramonės šakų, kuriose naudojamos hidrofilinės medžiagos, pavyzdžiui, celiuliozės eteriai. HPMC yra vienas iš celiuliozės eterių, pasižyminčių aukštomis vandens sulaikymo savybėmis ir plačiai naudojamas statybos, farmacijos ir maisto pramonėje. HPMC vandens sulaikymo savybės yra pagrįstos jo hidrofiliškumu, kuris leidžia absorbuoti vandens molekules iš supančios aplinkos, sudarydamas hidratacijos apvalkalą aplink polimerų grandines. Dėl hidratuoto apvalkalo HPMC išsipučia, o lėtas vandens molekulių išsiskyrimas užtikrina, kad statybinė medžiaga išliks visiškai hidratuota, todėl struktūra yra stabili ir patvari.
Paskelbimo laikas: 2023-08-24