1. ما هو الاستخدام الرئيسي لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)؟
يُستخدم HPMC على نطاق واسع في مواد البناء، والطلاء، والراتنجات الاصطناعية، والسيراميك، والأدوية، والأغذية، والمنسوجات، والزراعة، ومستحضرات التجميل، والتبغ، وغيرها من الصناعات. ويُصنف HPMC حسب الغرض إلى مواد بناء، ومواد غذائية، ومواد دوائية. حاليًا، تُصنّف معظم المنتجات المحلية من مواد بناء. يُستخدم مسحوق المعجون في مواد البناء بكميات كبيرة، حيث يُشكل حوالي 90% منه مسحوق المعجون، بينما يُستخدم الباقي في ملاط الأسمنت والغراء.
2. هناك عدة أنواع من هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)، وما هي الاختلافات في استخداماتها؟
يمكن تقسيم HPMC إلى نوع فوري ونوع ذوبان ساخن. يتشتت المنتج من النوع الفوري بسرعة في الماء البارد ويختفي في الماء. في هذا الوقت، لا يحتوي السائل على لزوجة لأن HPMC يتشتت فقط في الماء دون ذوبان حقيقي. بعد حوالي دقيقتين، تزداد لزوجة السائل تدريجيًا، مكونة غرواني لزج شفاف. يمكن لمنتجات الذوبان الساخن، عند لقائها بالماء البارد، أن تتشتت بسرعة في الماء الساخن وتختفي في الماء الساخن. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى درجة حرارة معينة، ستظهر اللزوجة ببطء حتى تشكل غرواني لزج شفاف. لا يمكن استخدام نوع الذوبان الساخن إلا في مسحوق المعجون والملاط. في الغراء السائل والطلاء، ستكون هناك ظاهرة تجميع ولا يمكن استخدامها. للنوع الفوري مجموعة واسعة من التطبيقات. يمكن استخدامه في مسحوق المعجون والملاط، وكذلك الغراء السائل والطلاء، دون أي موانع.
3. ما هي طرق إذابة هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)؟
طريقة إذابة الماء الساخن: بما أن HPMC لا يذوب في الماء الساخن، يمكن تشتيت HPMC بالتساوي في الماء الساخن في المرحلة الأولية، ثم يذوب بسرعة عند تبريده. فيما يلي وصف لطريقتين نموذجيتين:
١) ضع الكمية المطلوبة من الماء الساخن في الوعاء، وسخّنه حتى تصل درجة حرارته إلى حوالي ٧٠ درجة مئوية. أُضيف هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز تدريجيًا مع التحريك البطيء، وطفا في البداية على سطح الماء، ثم تشكّل تدريجيًا خليط متماسك، ثم بُرّد مع التحريك.
2) إضافة 1/3 أو 2/3 من الكمية المطلوبة من الماء في الحاوية، وتسخينه إلى 70 درجة مئوية، وتفريق HPMC وفقا لطريقة 1)، وإعداد الملاط الماء الساخن؛ ثم إضافة الكمية المتبقية من الماء البارد إلى الملاط الماء الساخن، تم تبريد الخليط بعد التحريك.
طريقة خلط المسحوق: اخلط مسحوق HPMC مع كمية كبيرة من المواد المسحوقة الأخرى، واخلط جيدًا باستخدام خلاط، ثم أضف الماء حتى يذوب، ثم يمكن إذابة HPMC في هذا الوقت دون تكتل، لأنه يوجد القليل فقط من HPMC في كل زاوية صغيرة من المسحوق، وسوف يذوب على الفور عند ملامسته للماء. ——يستخدم مصنعو مسحوق المعجون والملاط هذه الطريقة. [يستخدم هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) كمكثف وعامل احتباس للماء في ملاط مسحوق المعجون.]
4. كيف يمكن الحكم على جودة هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) بطريقة بسيطة وبديهية؟
(١) البياض: على الرغم من أن البياض لا يُحدد سهولة استخدام HPMC، فإن إضافة عوامل التبييض أثناء الإنتاج تؤثر على جودته. مع ذلك، تتميز معظم المنتجات الجيدة بياضًا جيدًا.
(٢) النعومة: عادةً ما تكون نعومة أحجار الـ HPMC ٨٠ شبكة و١٠٠ شبكة، وأقل من ١٢٠ شبكة. معظم أحجار الـ HPMC المُنتجة في خبي هي ٨٠ شبكة. كلما كانت النعومة أدق، كان ذلك أفضل.
(٣) نفاذية الضوء: ضع هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) في الماء لتكوين مادة غروانية شفافة، ثم راقب نفاذيته للضوء. كلما زادت نفاذية الضوء، كان ذلك أفضل، مما يدل على انخفاض نسبة المواد غير القابلة للذوبان فيه. نفاذية المفاعلات الرأسية جيدة عمومًا، بينما تكون نفاذية المفاعلات الأفقية أسوأ، لكن هذا لا يعني بالضرورة أن جودة المفاعلات الرأسية أفضل من الأفقية، فجودة المنتج تعتمد على عوامل عديدة.
(4) الوزن النوعي: كلما زاد الوزن النوعي، كان الوزن أثقل، وكان ذلك أفضل. تكون هذه النوعية كبيرة، ويرجع ذلك عمومًا إلى ارتفاع محتوى مجموعة هيدروكسي بروبيل، وارتفاع محتوى مجموعة هيدروكسي بروبيل، مما يؤدي إلى احتباس الماء بشكل أفضل.
5. ما هي كمية هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) الموجودة في مسحوق المعجون؟
تختلف كمية HPMC المستخدمة في التطبيقات العملية باختلاف البيئة المناخية، ودرجة الحرارة، وجودة رماد الكالسيوم المحلي، وتركيبة مسحوق المعجون، والجودة المطلوبة من قِبل العملاء. تتراوح الكمية عمومًا بين 4 و5 كجم. على سبيل المثال، يبلغ وزن معظم مسحوق المعجون في بكين 5 كجم، وفي قويتشو 5 كجم صيفًا و4.5 كجم شتاءً، بينما يبلغ وزن المعجون في يونان 3 إلى 4 كجم، وهكذا.
6. ما هي اللزوجة المناسبة لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)؟
يبلغ سعر مسحوق المعجون عادةً 100,000 يوان، وترتفع متطلبات الملاط، حيث يتطلب 150,000 يوان لسهولة الاستخدام. علاوة على ذلك، فإن أهم وظيفة لـ HPMC هي الاحتفاظ بالماء، يليه التكثيف. في مسحوق المعجون، طالما كان الاحتفاظ بالماء جيدًا واللزوجة منخفضة (70,000-80,000)، فإن ذلك ممكن أيضًا. بالطبع، كلما زادت اللزوجة، كان الاحتفاظ النسبي بالماء أفضل. عندما تتجاوز اللزوجة 100,000، ستؤثر اللزوجة على الاحتفاظ بالماء. لم يعد الأمر كذلك.
7. ما هي المؤشرات الفنية الرئيسية لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)؟
محتوى الهيدروكسي بروبيل واللزوجة: يُبدي معظم المستخدمين قلقهم بشأن هذين المؤشرين. تتميز المواد ذات المحتوى العالي من الهيدروكسي بروبيل عادةً بقدرة احتفاظ أفضل بالماء. أما المواد ذات اللزوجة العالية، فتتميز بقدرة احتفاظ أفضل بالماء، نسبيًا (وليس مطلقًا)، وتُستخدم المواد ذات اللزوجة العالية بشكل أفضل في ملاط الأسمنت.
8. ما هي المواد الخام الرئيسية لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)؟
المواد الخام الرئيسية لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC): القطن المكرر، كلوريد الميثيل، أكسيد البروبيلين، وغيرها من المواد الخام، الصودا الكاوية، الحمض، التولوين، الأيزوبروبانول، الخ.
9. ما هي الوظيفة الأساسية لتطبيق HPMC في مسحوق المعجون، وهل يتم ذلك كيميائيًا؟
في مسحوق المعجون، يلعب HPMC ثلاثة أدوار: التكثيف، والاحتفاظ بالماء، والتركيب. التكثيف: يمكن تكثيف السليلوز لتعليق المحلول والحفاظ عليه متجانسًا من الأعلى إلى الأسفل، ومقاومة الترهل. الاحتفاظ بالماء: يجعل مسحوق المعجون يجف ببطء، ويساعد رماد الكالسيوم على التفاعل تحت تأثير الماء. التركيب: للسليلوز تأثير مُزلق، مما يُعطي مسحوق المعجون تركيبًا جيدًا. لا يشارك HPMC في أي تفاعلات كيميائية، بل يلعب دورًا مساعدًا فقط. إضافة الماء إلى مسحوق المعجون ووضعه على الحائط هو تفاعل كيميائي، حيث تتشكل مواد جديدة. إذا أزلت مسحوق المعجون من الحائط، وطحنته إلى مسحوق، ثم استخدمته مرة أخرى، فلن يعمل لأنه تتشكل مواد جديدة (كربونات الكالسيوم). المكونات الرئيسية لمسحوق رماد الكالسيوم هي: خليط من Ca(OH)2، CaO وكمية صغيرة من CaCO3، CaO+H2O=Ca(OH)2—Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O يوجد رماد الكالسيوم في الماء والهواء. تحت تأثير ثاني أكسيد الكربون، يتم تكوين كربونات الكالسيوم، بينما يحتفظ HPMC بالماء فقط، مما يساعد على تفاعل رماد الكالسيوم بشكل أفضل، ولا يشارك في أي تفاعل بحد ذاته.
10. HPMC هو إيثر السليلوز غير الأيوني، فما هو غير الأيوني؟
ببساطة، المواد غير الأيونية هي مواد لا تتأين في الماء. التأين هو عملية تفكك الإلكتروليت إلى أيونات مشحونة تتحرك بحرية في مذيب محدد (مثل الماء أو الكحول). على سبيل المثال، كلوريد الصوديوم (NaCl)، وهو الملح الذي نتناوله يوميًا، يذوب في الماء ويتأين مُنتجًا أيونات صوديوم (Na+) موجبة الشحنة، وأيونات كلوريد (Cl) سالبة الشحنة. أي أنه عند وضع HPMC في الماء، فإنه لا يتفكك إلى أيونات مشحونة، بل يتواجد على شكل جزيئات.
11. ما هي درجة حرارة هلام هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز المرتبطة بها؟
ترتبط درجة حرارة هلام HPMC بمحتواه من الميثوكسي، فكلما انخفض محتوى الميثوكسي ↓، ارتفعت درجة حرارة الهلام ↑.
12. هل هناك علاقة بين قطرة مسحوق المعجون و HPMC؟
يرتبط فقدان مسحوق المعجون بشكل رئيسي بجودة رماد الكالسيوم، ولا علاقة له بـ HPMC. يؤدي انخفاض محتوى الكالسيوم في الكالسيوم الرمادي، وعدم تناسب نسبة CaO و Ca(OH)2 فيه، إلى فقدان المسحوق. إذا كان الأمر مرتبطًا بـ HPMC، فإن ضعف احتباس الماء في HPMC سيؤدي أيضًا إلى فقدان المسحوق. للأسباب المحددة، يُرجى مراجعة السؤال 9.
13. ما هو الفرق بين النوع الفوري بالماء البارد والنوع القابل للذوبان في الماء الساخن من هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز في عملية الإنتاج؟
يُعالج سطح مركبات HPMC الفورية بالماء البارد بالجليوكسال، وينتشر بسرعة في الماء البارد، لكنه لا يذوب تمامًا، بل يذوب فقط عند زيادة اللزوجة. أما أنواع الذوبان الساخن فلا تُعالج سطحيًا بالجليوكسال. إذا كانت كمية الجليوكسال كبيرة، يكون التشتت سريعًا، لكن اللزوجة تزداد ببطء، أما إذا كانت الكمية قليلة، فالعكس صحيح.
14. ما هي رائحة هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)؟
يستخدم HPMC المُنتَج بطريقة المذيب التولوين والأيزوبروبانول كمذيبات. إذا لم يكن الغسيل جيدًا، فستبقى بعض الروائح الكريهة.
15. كيفية اختيار هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) المناسب لأغراض مختلفة؟
استخدام مسحوق المعجون: متطلباته منخفضة، لزوجته 100,000، وهو كافٍ، والأهم هو الحفاظ على الماء جيدًا. استخدام الملاط: متطلباته أعلى، لزوجته عالية، ولزوجته 150,000 أفضل. استخدام الغراء: يلزم استخدام منتجات سريعة التحضير ذات لزوجة عالية.
16. ما هو الاسم المستعار لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز؟
هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز، اختصار: HPMC أو MHPC. الاسم المستعار: هيبروميلوز؛ سليلوز هيدروكسي بروبيل ميثيل إيثر؛ هيبروميلوز، سليلوز، إيثر 2-هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز. سليلوز هيدروكسي بروبيل ميثيل إيثر هيبروميلوز.
17. عند استخدام HPMC في مسحوق المعجون، ما هو سبب ظهور الفقاعات في مسحوق المعجون؟
في مسحوق المعجون، يلعب HPMC ثلاثة أدوار: التكثيف، واحتباس الماء، والتركيب. لا يُشارك في أي تفاعلات. أسباب الفقاعات: ١. إضافة كمية كبيرة من الماء. ٢. الطبقة السفلية غير جافة، يكفي كشط طبقة أخرى فوقها، مما يُسهل تكوين الرغوة.
18. ما هي صيغة مسحوق المعجون للجدران الداخلية والخارجية؟
مسحوق معجون الجدار الداخلي: كالسيوم ثقيل 800 كجم، رماد كالسيوم 150 كجم (يمكن إضافة نشا الأثير، الأخضر النقي، تربة بينجرون، حمض الستريك، بولي أكريلاميد، وما إلى ذلك بشكل مناسب)
مسحوق معجون الجدران الخارجية: الأسمنت 350 كجم، الكالسيوم الثقيل 500 كجم، رمل الكوارتز 150 كجم، مسحوق اللاتكس 8-12 كجم، إيثر السليلوز 3 كجم، إيثر النشا 0.5 كجم، ألياف الخشب 2 كجم
19. ما هو الفرق بين HPMC و MC؟
MC هو ميثيل السليلوز، ويُصنع من إيثر السليلوز عن طريق معالجة القطن المكرر بالقلويات، واستخدام كلوريد الميثان كعامل إيثر، والخضوع لسلسلة من التفاعلات. تتراوح درجة الاستبدال عادةً بين 1.6 و2.0، وتختلف قابلية ذوبانه باختلاف درجات الاستبدال. وهو ينتمي إلى إيثر السليلوز غير الأيوني.
(1) يعتمد احتباس الماء في ميثيل السليلوز على كمية الإضافة، واللزوجة، ودقة الجسيمات، ومعدل الذوبان. عمومًا، كلما كانت كمية الإضافة كبيرة، كانت الدقة صغيرة، وكانت اللزوجة كبيرة، كان معدل احتباس الماء مرتفعًا. من بين هذه العوامل، يكون لكمية الإضافة التأثير الأكبر على معدل احتباس الماء، ولا يتناسب مستوى اللزوجة طرديًا مع مستوى معدل احتباس الماء. يعتمد معدل الذوبان بشكل أساسي على درجة تعديل سطح جسيمات السليلوز ودقة الجسيمات. من بين إيثرات السليلوز المذكورة أعلاه، يتمتع ميثيل السليلوز وهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز بمعدلات احتباس ماء أعلى.
(2) ميثيل السليلوز قابل للذوبان في الماء البارد، ويصعب ذوبانه في الماء الساخن. محلوله المائي مستقر جدًا في نطاق الرقم الهيدروجيني (pH) من 3 إلى 12. يتوافق جيدًا مع النشا، وصمغ الغوار، وغيرها، والعديد من المواد الخافضة للتوتر السطحي. عندما تصل درجة الحرارة إلى درجة حرارة التجلط، يحدث التجلط.
(3) تؤثر تغيرات درجة الحرارة بشكل خطير على معدل احتباس الماء في ميثيل السليلوز. بشكل عام، كلما ارتفعت درجة الحرارة، زاد احتباس الماء سوءًا. إذا تجاوزت درجة حرارة الملاط 40 درجة مئوية، سينخفض احتباس الماء في ميثيل السليلوز بشكل كبير، مما يؤثر بشكل خطير على بنية الملاط.
(4) لميثيل السليلوز تأثير كبير على بناء الملاط وقدرته على الالتصاق. يُقصد بـ "الالتصاق" هنا قوة الالتصاق بين أداة تطبيق العامل وركيزة الجدار، أي مقاومة الملاط للقص. يتميز الملاط بقدرة التصاق عالية، ومقاومة قص عالية، وقوة تحمل عالية للعمال أثناء الاستخدام، لكن أداءه البنائي ضعيف. يكون التصاق ميثيل السليلوز متوسطًا في منتجات إيثر السليلوز.
HPMC هو هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز، وهو إيثر سليلوزي غير أيوني، يُصنع من القطن المكرر بعد عملية القلوية، باستخدام أكسيد البروبيلين وكلوريد الميثيل كعاملي إيثر، ومن خلال سلسلة من التفاعلات. تتراوح درجة الاستبدال عادةً بين 1.2 و2.0. تختلف خصائصه باختلاف نسب محتوى الميثوكسيل ومحتوى الهيدروكسي بروبيل.
(1) هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز سهل الذوبان في الماء البارد، ويواجه صعوبة في الذوبان في الماء الساخن. إلا أن درجة حرارة تجلطه في الماء الساخن أعلى بكثير من درجة حرارة ميثيل سليلوز. كما أن ذوبانه في الماء البارد أفضل بكثير مقارنةً بميثيل سليلوز.
(2) ترتبط لزوجة هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز بوزنه الجزيئي، فكلما زاد الوزن الجزيئي، زادت اللزوجة. كما تؤثر درجة الحرارة على لزوجته، فمع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض اللزوجة. مع ذلك، فإن لزوجته العالية لها تأثير أقل على درجة الحرارة من ميثيل سليلوز. ويكون محلوله مستقرًا عند تخزينه في درجة حرارة الغرفة.
(3) هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مستقر تجاه الأحماض والقلويات، ومحلوله المائي مستقر جدًا في نطاق الرقم الهيدروجيني (pH) من 2 إلى 12. الصودا الكاوية وماء الجير لا يؤثران على أدائه، ولكن يمكن للقلويات تسريع ذوبانه وزيادة لزوجته. هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مستقر تجاه الأملاح الشائعة، ولكن عندما يكون تركيز المحلول الملحي مرتفعًا، تميل لزوجته إلى الزيادة.
(4) يعتمد احتباس الماء في هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز على كمية الإضافة واللزوجة وما إلى ذلك، ومعدل احتباس الماء تحت نفس كمية الإضافة أعلى من معدل احتباس الماء في ميثيل سليلوز.
(5) يُمكن خلط هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مع مركبات بوليمرية قابلة للذوبان في الماء لتكوين محلول متجانس وعالي اللزوجة، مثل كحول البولي فينيل، وإيثر النشا، والصمغ النباتي، وغيرها.
(6) إن التصاق هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز ببناء الملاط أعلى من التصاق ميثيل سليلوز.
(7) يمتلك هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز مقاومة أفضل للإنزيمات من ميثيل سليلوز، كما أن محلوله أقل عرضة للتحلل بواسطة الإنزيمات من ميثيل سليلوز.
20. ما الذي يجب الانتباه إليه في التطبيق الفعلي للعلاقة بين اللزوجة ودرجة حرارة HPMC؟
تتناسب لزوجة HPMC عكسيًا مع درجة الحرارة، أي تزداد اللزوجة بانخفاض درجة الحرارة. وتُشير لزوجة المنتج، التي نشير إليها عادةً، إلى نتيجة اختبار محلوله المائي بتركيز 2% عند درجة حرارة 20 درجة مئوية.
في التطبيقات العملية، تجدر الإشارة إلى أنه في المناطق ذات التفاوت الكبير في درجات الحرارة بين الصيف والشتاء، يُنصح باستخدام لزوجة منخفضة نسبيًا في الشتاء، مما يُحسّن من كفاءة البناء. وإلا، فمع انخفاض درجة الحرارة، ستزداد لزوجة السليلوز، وسيصبح ملمسه ثقيلًا عند الكشط.
اللزوجة المتوسطة: 75000-100000 تستخدم بشكل أساسي في المعجون
السبب: احتباس الماء الجيد
اللزوجة العالية: 150000-200000 تستخدم بشكل أساسي في مسحوق المطاط لملاط العزل الحراري المصنوع من جزيئات البوليسترين وملاط العزل الحراري المصنوع من حبيبات دقيقة زجاجية.
السبب: اللزوجة عالية، والملاط ليس من السهل أن يسقط أو يترهل، ويتم تحسين البناء.
لكن بشكل عام، كلما زادت اللزوجة، زادت قدرة الاحتفاظ بالماء. لذلك، ونظرًا للتكلفة، تستبدل العديد من مصانع ملاط المسحوق الجاف السليلوز متوسط ومنخفض اللزوجة (20000-40000) بالسليلوز متوسط اللزوجة (20000-40000) لتقليل كمية الإضافات.
وقت النشر: ١٨ نوفمبر ٢٠٢٢