مبدأ احتفاظ هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) بالماء

هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) هو إيثر سليلوزي غير أيوني يُصنع من مادة السليلوز البوليمرية الطبيعية عبر سلسلة من العمليات الكيميائية. وهو مسحوق أبيض عديم الرائحة والطعم وغير سام، يتضخم في الماء البارد ليُشكّل محلولًا غروانيًا صافيًا أو عكرًا قليلًا. يتميز بخصائص التكثيف، والترابط، والتشتيت، والاستحلاب، وتكوين الأغشية، والتعليق، والامتصاص، والتجلط، والنشاط السطحي، والاحتفاظ بالرطوبة، والحماية الغروانية. يُستخدم هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز في مواد البناء، وصناعة الطلاء، والراتنجات الاصطناعية، وصناعة السيراميك، والأدوية، والأغذية، والمنسوجات، والزراعة، والصناعات الكيميائية اليومية، وغيرها من الصناعات.

وظيفة ومبدأ الاحتفاظ بالماء: يلعب إيثر السليلوز HPMC دورًا رئيسيًا في الاحتفاظ بالماء وزيادة كثافة ملاط ​​الأسمنت والطين الجصي، مما يُحسّن بشكل فعّال قوة التماسك ومقاومة الترهل. وتؤثر عوامل مثل درجة حرارة الهواء وسرعة الرياح على معدل تبخر الماء في ملاط ​​الأسمنت والطين الجصي. لذلك، تختلف فعالية الاحتفاظ بالماء لنفس الكمية من منتجات HPMC باختلاف الفصول. وفي مشاريع البناء، يمكن تعديل فعالية الاحتفاظ بالماء في الطين عن طريق زيادة أو تقليل كمية HPMC المضافة.

يُعدّ احتفاظ إيثر ميثيل السليلوز بالماء في درجات الحرارة العالية مؤشرًا هامًا لتمييز جودته. وتُسهم منتجات سلسلة HPMC الممتازة في حلّ مشكلة احتفاظه بالماء في درجات الحرارة العالية بفعالية. في المواسم الحارة، وخاصة في المناطق الجافة والحارة، وعند إنشاء طبقات رقيقة في المناطق المشمسة، يُشترط استخدام HPMC عالي الجودة لتحسين احتفاظ الملاط بالماء.

يتميز هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز عالي الجودة بتجانس ممتاز. تتوزع مجموعات الميثوكسي والهيدروكسي بروبوكسي فيه بالتساوي على طول سلسلة جزيئات السليلوز، مما يُحسّن قدرة ذرات الأكسجين على روابط الهيدروكسيل والإيثر على الارتباط بالماء لتكوين روابط هيدروجينية. وبذلك، يتحول الماء الحر إلى ماء مرتبط، مما يُسهم بفعالية في التحكم في تبخر الماء الناتج عن درجات الحرارة المرتفعة، وتحقيق احتفاظ عالٍ بالماء.

يمكن تشتيت هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز عالي الجودة (HPMC) بشكل متجانس وفعال في ملاط ​​الأسمنت ومنتجات الجبس، حيث يغلف جميع الجزيئات الصلبة مكونًا طبقة ترطيب. يتم إطلاق الماء الموجود في المادة الأساسية تدريجيًا على مدى فترة طويلة. تخضع المادة المتكثفة لتفاعل التميؤ، مما يضمن قوة التماسك ومقاومة الضغط للمادة. لذلك، في أعمال البناء الصيفية ذات درجات الحرارة المرتفعة، ولتحقيق تأثير الاحتفاظ بالماء، يجب إضافة منتجات HPMC عالية الجودة بكميات كافية وفقًا للتركيبة، وإلا سيحدث تميؤ غير كافٍ، وانخفاض في القوة، وتشققات، وتجويفات، وتساقط بسبب الجفاف المفرط. هذه المشاكل تزيد أيضًا من صعوبة عمل عمال البناء. مع انخفاض درجة الحرارة، يمكن تقليل كمية HPMC المضافة تدريجيًا، مع الحفاظ على نفس تأثير الاحتفاظ بالماء.

تتأثر قدرة هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC) على الاحتفاظ بالماء بالعوامل التالية:
1. تجانس إيثر السليلوز HPMC
في مركب HPMC المتفاعل بشكل متجانس، تتوزع مجموعات الميثوكسي والهيدروكسي بروبوكسي بالتساوي، ويكون معدل الاحتفاظ بالماء مرتفعًا.

2. درجة حرارة التصلب الحراري لـ HPMC إيثر السليلوز
عندما تكون درجة حرارة الجل الحراري مرتفعة، يكون معدل احتفاظه بالماء مرتفعًا؛ وعلى العكس من ذلك، يكون معدل احتفاظه بالماء منخفضًا.

3. لزوجة إيثر السليلوز HPMC
عندما تزداد لزوجة HPMC، يزداد معدل الاحتفاظ بالماء أيضًا؛ وعندما تصل اللزوجة إلى مستوى معين، يميل معدل الاحتفاظ بالماء إلى أن يكون ثابتًا.

4. إضافة إيثر السليلوز HPMC
كلما زادت كمية إيثر السليلوز HPMC المضافة، ارتفع معدل احتفاظ المادة بالماء وتحسنت فعاليته. في نطاق إضافة يتراوح بين 0.25% و0.6%، يزداد معدل احتفاظ المادة بالماء بسرعة أكبر مع زيادة الكمية المضافة؛ وعندما تزيد الكمية المضافة أكثر من ذلك، يتباطأ هذا الاتجاه التصاعدي.