Хидроксипропил метилцелулоза (ХПМЦ)је полимерно једињење растворљивог воде у широкој коришћеној у грађевинарству, медицини, храни и хемијској индустрији. То је неонски целулозни етер који је добијен хемијским модификацијама природних целулозе, са добрим згушњавањем, емулгирањем, стабилизацијом и својствима формирања филма. Међутим, под високим температурама, ХПМЦ ће се подвргнути топлотној деградацији, што има важан утицај на његову стабилност и перформансе у практичним апликацијама.
Процес топлотног разградње ХПМЦ-а
Топлотна деградација ХПМЦ-а углавном укључује физичке промене и хемијске промене. Физичке промене се углавном манифестују као испаравање воде, стаклени прелаз и смањење вискозности, док хемијске промене укључују уништавање молекуларне структуре, функционално цепање групних групних и финалних процеса карбонизације.
1. Ниска фаза температуре (100-200 ° Ц): Испаравање воде и почетно распадање
Под ниским температурним условима (око 100 ° Ц), ХПМЦ је углавном подвргнут испаравању воде и стаклене транзиције. Пошто ХПМЦ садржи одређену количину везне воде, ова вода ће постепено испаравати током грејања, на тај начин утицала на његова реолошка својства. Поред тога, вискозност ХПМЦ-а ће се такође смањити са повећањем температуре. Промјене у овој фази су углавном промене физичких својстава, док хемијска структура остаје у основи непромењена.
Када се температура и даље уздиже на 150-200 ° Ц, ХПМЦ почиње да се подвргне прелиминарним хемијским реакцијама разградње. То се углавном манифестује у уклањању хидроксипропил и метокси функционалних група, што резултира смањењем молекуларне тежине и структурних промена. У овој фази, ХПМЦ може произвести малу количину малих испарљивих молекула, као што је метанол и пропионалдехид.
2 Средња температура (200-300 ° Ц): Главна деградација ланца и мале генерације молекула
Када се температура додатно повећа на 200-300 ° Ц, стопа распадања ХПМЦ је значајно убрзана. Главни механизми разградње укључују:
Прекршај ЕТХЕР-а: Главни ланац ХПМЦ-а повезан је глукозним звонама, а етерске обвезнице у њему се постепено прекидају под високом температуром, узрокујући да се ланац полимера распада.
Реакција дехидрације: структура шећерне прстена ХПМЦ може поднијети реакцију дехидрације на високој температури да би се формирала нестабилни интермедијер, који се даље разграђује у испарљиве производе.
Ослобађање пахуљица малих молекула: Током ове фазе, ХПМЦ издаје ЦО, ЦОУ, ХОО и малу органску материју, као што су формалдехид, ацеталдехид и акролеин.
Ове промене узрокују да се молекулска тежина ХПМЦ-а значајно падне, вискозност да се значајно падне, а материјал ће почети да претвори жути и чак производе кокоље.
3. Фаза високе температуре (300-500 ° Ц): карбонизација и коковина
Када температура расте изнад 300 ° Ц, ХПМЦ улази на снагу позорнице разградње. У овом тренутку, даљње лом главног ланца и нестабилизације малих молекула једињења доводе до потпуног уништавања материјалне структуре и коначно формирају угљене остатке (кокс). У овој фази се у овој фази углавном појављују следеће реакције:
Оксидативна деградација: на високој температури, ХПМЦ подвргава реакцији оксидације да би се генерисала ЦОУ и ЦО, а истовремено формирају карбдански остаци.
Реакција кокирања: део полимерне структуре се трансформише у непотпуне производе за сагоревање, као што су остаци угљеника или кокса.
Хлатни производи: Наставите да пуштају угљоводонике као што су етилен, пропилен и метан.
Када се загрева у ваздуху, ХПМЦ може даље да гори, док је загревање у недостатку кисеоника углавном формира карбонизовани остаци.
Фактори који утичу на топлотну деградацију ХПМЦ-а
Термичка разградња ХПМЦ утиче много фактора, укључујући:
Хемијска структура: Степен супституције хидроксипропил и метокси група у ХПМЦ утиче на његову топлотну стабилност. Генерално гледано, ХПМЦ са вишим хидроксипропил садржајем има бољу топлотну стабилност.
Атмосфера околине: У ваздуху је ХПМЦ склон оксидативно деградацији, док је у инертном гасном окружењу (као што је азот), његова стопа топлотне деградације је спорија.
Стопа грејања: Брзо грејање довешће до бржег распадања, док споро грејање може помоћи ХПМЦ-у да постепено карбонизе и смањи производњу гасовитих испарљивих производа.
Садржај влаге: ХПМЦ садржи одређену количину везне воде. Током процеса грејања, испаравање влаге утицаће на његов процес температуре и разградње деградације стакла.
Практични утицај на примену топлотне деградације ХПМЦ-а
Карактеристике топлотне разградње ХПМЦ-а су од великог значаја у свом пољу пријаве. На пример:
Грађевинска индустрија: ХПМЦ се користи у цементним малтеру и гипс производима, а његова стабилност током изградње високе температуре мора се сматрати деградацијом која утиче на перформансе везања.
Фармацеутска индустрија: ХПМЦ је агент за ослобађање дрога и мора се избећи декомпозиција током производње високе температуре како би се осигурала стабилност лека.
Прехрамбена индустрија: ХПМЦ је адитив за храну, а њене карактеристике топлотне деградације одређују његову применљивост у печењу и прераду високог температура.
Процес топлотног разградњеХПМЦМоже се поделити у испаравање воде и прелиминарно деградацију у фази ниског температура, главне ланцене цепања и нестализацију мале молекуле у среднтембер-температурној фази и карбонизацији и кокоши у фази високе температуре. Његова топлотна стабилност утиче фактори као што су хемијска структура, амбијентална атмосфера, брзина грејања и садржај влаге. Разумевање механизма за топлотни разградња ХПМЦ је од велике вредности за оптимизацију његове примене и побољшање материјалне стабилности.
Вријеме поште: Мар-28-2025