تیلوز (غلظت دهنده سلولزی)

تیلوز ( غلظت دهنده سلولزی ) یا هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک پلیمر نیمه سوزنی، ویسکوالاستیک و غیر سمی است که به عنوان ماده اولیه در مصالح ساختمانی و برخی از دارو ها مورد استفاده قرار می گیرد. دلیل پرطرفدار بودن این ماده کنترل شده در انواع محصولات تجاری از قبیل مصالح ساختمانی به خاطر خاصیت غلظت دهندگی آن است و علاوه بر اینها، تیلوز (هیدروکسی اتیل سلولز) به عنوان یک افزودنی غذایی، هایپروملوئز امولسیفایر، ضخیم کننده و جایگزینی برای ژلاتین حیوانات نیز کاربرد دارد.

آشنایی بیشتر با تیلوز

HPMC یک ماده جامد و پودری به رنگ بژ (کمی روشن) است و گاها به صورت گرانول نیز شکل می گیرد. این ترکیب هنگام حل شدن در آب کلوئیدها را تشکیل می دهد که غیر سمی و قابل احتراق بوده و می تواند به شدت با عوامل اکسید کننده واکنش نشان دهد.

همچنین در محلول های روان (مانند متیل سلولز) خاصیت ژل زدن حرارتی دارد؛ یعنی با گرم شدن محلول تا دمای بحرانی، به یک توده غیر قابل جریان اما نیمه انعطاف پذیر تبدیل می شود. به طور معمول، این دمای بحرانی به صورت معکوس با غلظت محلول HPMC و غلظت گروه متوکسی در ارتباط است؛ یعنی هرچه غلظت گروه متوکسی بیشتر باشد، دمای بحرانی پایین تر خواهد بود. با این وجود، هرچه غلظت بالاتر باشد، توده به دست آمده چسبندگی یا انعطاف پذیری کمتری دارد.

کاربرد های اصلی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز

در بسیاری از صنایع از این غلظت دهنده سلولزی (هیدروکسی اتیل سلولز) استفاده می شود، از جمله:

• چسب های کاشی
• رندرهای سیمانی
• محصولات گچی
• دارو سازی
• رنگ و روکش
• غذا
• لوازم آرایشی
• مواد شوینده و پاک کننده ها
• قطره چشم
• لنزهای تماسی
• نان های سبوس دار

استفاده از تیلوز (غلظت دهنده سلولزی) در مصالح ساختمانی

hpmc یک اتر غیر یونی است که از طریق یک سری فرآیندهای شیمیایی ساخته می شود و سلولز پلیمر آن به عنوان ماده اولیه در بسیاری از محصولات مورد استفاده قرار می گیرد. این پودر بی بو، بی مزه و غیر سمی در آب سرد به یک محلول کلوئیدی شفاف یا کمی کدر تبدیل می شود که از آن می توان در مصالح ساختمانی، روکش، رزین مصنوعی، سرامیک، نساجی و مواد شیمیایی دیگر استفاده کرد؛ به همین دلیل، فروش تیلوز (هیدروکسی اتیل سلولز) نسبت به سایر محصولات مشابه با رونق بیشتری همراه بوده است. همچنین می تواند به عنوان ضخیم کننده و اتصال دهنده عمل کرده و عمدتاً در قالب گیری ملات سیمان و محصولات گچی کاربرد فراوانی دارد که از جمله مزایای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش چسبندگی
• کاهش لخته سازی
• بهبود ویسکوزیته
• انقباض و احتباس آب
• کاهش افت سطح آب بتن
• بالا بردن استحکام
• جلوگیری از بروز ترک
• جلوگیری از بروز اثرات هوازدگی ناشی از نمک های محلول در آب

البته در مصالح ساختاری دوز HPMC بسیار اندک است و تنها ۰٫۱٪ تا ۱٪ از آن استفاده می شود؛ اما در عین حال، اثرات آن فوق العاده بوده و می تواند به عنوان ماده آب بندی، هواگیر در پوشش ها و محصولات سیمانی مورد استفاده قرار گیرد تا نقش احتباس آب یا نیروی چسبندگی بین پایه ها را داشته باشد.

علاوه بر موارد فوق، تیلوز با محیط زیست نیز سازگار خواهد بود و در ملات مخلوط خشک از مشکلات ناشی از آلودگی محیط اطراف جلوگیری می کند. همچنین در چسب های کاشی و بتونه دیواری داخلی و خارجی نیز از آن استفاده می کنند. با این حال، از نظر محیطی به کارگیری اترهای سلولز نسبت به هیدروکسی اتیل سلولز و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز ارجعیت دارد و اثرات افزودن این اترها عبارتند از:

• بهبود زمان تنظیم اولیه و نهایی بتن
• تقویت مقاومت مخلوط سیمانی برای غلبه بر محدودیت ها
• بهبود آب بندی سیمان و گچ
• بهبود مقاومت فشاری و مقاومت برشی بتن
• بهبود عملکرد اتصال ملات

 کاربردهای عمده هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (تیلوز) در مصالح ساختمانی

ملات گچ پایه سیمان

در این دسته از مخلوط ها استفاده از غلظت دهنده سلولزی موجب بهبود همگن بودن، امکان به کارگیری آسانتر هنگام استفاده از ماله، تقویت پمپاژ و بهبود کارایی آن می شود. علاوه براینها، قدرت آب بندی و طول عمر آن را افزایش داده و راندمان کاری را نیز بهبود می بخشد؛ بنابراین، برای هیدراتاسیون ملات و جامد شدن آن مفید است و محصول نهایی از مقاومت مکانیکی بالایی برخوردار خواهد شد. اما یکی دیگر از مزیای این ماده، عایق بندی و جلوگیری از نفوذ هوا است که با این وجود، ترک های موجود در سطح پوشش ها از بین رفته و یک سطح کاملا صاف تشکیل می شود.

ملات گچ

در گچ نیز مانند مورد بالا سبب بهبود همگن بودن، امکان به کارگیری آسانتر از ملات هنگام استفاده از ماله، تقویت پمپاژ، آب بندی، عایق بندی هوا، افزایش مقاومت و بهبود کارایی خواهد شد.

اجرای پانل های سنگی

به کارگیری اچ پی ام سی در ملات سنگ موجب افزایش چسبندگی، آب بندی و بالا رفتن مقاومت آن می گردد. همچنین استفاده از ترکیبات بهبود یافته با اتر سلولز برای ساخت و ساز بسیار آسان است و باعث صرفه جویی در زمان و کاهش هزینه ساخت خواهد شد. این نکته را نیز فراموش نکنید که hpmc ( هیدروکسی اتیل سلولز ) به دلیل خاصی آب بندی، برای آجرهای بسیار جاذب نیز کاربرد دارد.

پرکننده پانل ها

جلوگیری از نفوذ رطوبت، افزایش طول عمر و بهبود راندمان کاری از جمله مزایای استفاده از تیلوز می باشد که به راحتی با مواد مختلف مخلوط می شود. این ماده مقاومت در برابر انقباض و ترک خوردگی را افزایش داده و کیفیت سطح پوشش را نیز بهبود خواهد بخشید. علاوه براین، برای چسبندگی سطح اتصال می توانید از آن استفاده کنید تا یک بافت صاف و بدون ترک را برای شما به ارمغان بیاورد.

چسب کاشی و سرامیک

استفاده از اچ پی ام سی در مواد خشک باعث به دست آمدن مخلوطی یکدست و بدون توده خواهد شد. همچنین دارای مزایای دیگری از قبیل افزایش سرعت برنامه، بهبود عملکرد، صرفه جویی در وقت، کاهش هزینه کار و افزایش چسبندگی ملات کاشی می شود.

مواد پوشش دهنده سطح

هیدروکسی متیل سلولز به عنوان یک ماده برای افزایش پمپاژ و بهبود نقص های کف استفاده می شود که  ترک های ناشی از انقباض آب را کنترل کرده و آسیب های احتمالی را کاهش می دهد.

رزین پودری پایه آب

استفاده از رزین پودری پایه آب موجب افزایش ماندگاری، ثبات بیولوژیکی بالا و سازگاری عالی با سایر مؤلفه ها خواهد شد. همچنین نقدینگی را بهبود بخشیده و دارای خواصی مانند ضد آب بودن، ایجاد سطوح یکدست و عایق بندی هوا می باشد که این ویژگی ها hpmc (هیدروکسی اتیل سلولز) را به یک محصول پرطرفدار تبدیل کرده است.

 پانل های سیمانی اکسترود شده

قابلیت اتصال قوی و روانکاری باعث  بهبود خواص محصولات اکسترود شده خواهد شد. شما با استفاده از هیدروکسی پروپیل متیل سلولز می توانید استحکام بتن را افزایش داده و اثرات هیدراتاسیون را کاهش دهید.

دوغاب بتونی گچی

این محصول می تواند ظرفیت نگه داشتن آب و عملکرد پردازش را بهبود بخشد و چسبندگی را با بستر تقویت کند.

به کارگیری تیلوز در ملات آماده

به کارگیری محصولات هیدروکسی متیل سلولز برای مخلوط های آماده موجب آب بندی، افزایش مقاومت، کاهش مشکلات ساخت و ساز و اطمینان از هیدراتاسیون کامل مواد سیمانی و معدنی می گردد. همچنین باعث جلوگیری از ایجا ترک و شیارهای ریز ناشی از خمیدگی شده و خاصیت مهار کنندگی هوا را نیز دارد.

سیمان بستر کاشی

این ماده به بهبود قابلیت انعطاف پذیری، افزایش ظرفیت نگه داشتن آب ملات کاشی فشرده، تقویت چسبندگی کاشی ها و جلوگیری از گچ کاری کمک می کند.

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (هیدروکسی اتیل سلولز) برای مواد نسوز مانند آزبست

تیلوز به عنوان تثبیت کننده سیستم تعلیق و تقویت کننده سیال عمل کرده و همچنین چسبندگی با بستر را بهبود می بخشد.

رنگ

به عنوان پلاستیسایزر رنگ لاتکس، تیلوز در بهبود رنگ، ایجاد عملکرد مناسب و بهبود پودر بتونه تأثیر دارد. همچنین در هنگام اسپری رنگ نیز تأثیر خوبی در جلوگیری از غرق شدن مواد پرکننده با روکش سیمانی یا لاتکس خواد داشت و می توان آن را یک ماده چند کاره در این زمینه دانست.

رنگ پودری رزین اپوکسی

رنگ پودری رزین اپوکسی دارای وزن مولکولی متوسط ​​و زیاد می باشد که در برابر مواد شیمیایی و خوردگی مقاومت بالایی دارد. همچنین به خاطر چسبندگی عالی و با ارائه روکش های متنوع در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد که مهم ترین کاربرد آن پوشانندگی سطوح حساس است. به عنوان مثال، از رنگ های پودری مبتنی بر اپوکسی برای پوشش دادن خطوط لوله، ستونها و همچنین برای روکش میلگردهای استیل استفاده شده در سازه های بتنی با فشار بالا نیز کاربرد دارد. علاوه براین، در کشتی ها و پایه های دفن شده در زمین نیز به منظور جلوگیری از خوردگی ناشی از تماس با نمک گزینه بسیار خوبی است.

محصولات ثانویه سیمان و گچ

HPMC می تواند به عنوان چسب برای قالب گیری مواد هیدرولیک عمل کند. از جمله این مواد می توان به سیمان اشاره کرد که در آن از مواد مبتنی بر آزبست برای به دست آوردن محصولات قالب ریزی شده یکنواخت استفاده می شود.

دیواره فیبر

از آنجا که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز ( غلظت دهنده سلولزی ) اثر ضد باکتریایی دارد، به عنوان اتصال دهنده دیواره شن و ماسه با فیبر نیز مؤثر است.

رزین اکریلیک پودری

رزین های اکریلیک پودری معمولا دارای سختی متوسط​​، الاستیسیته، مقاوم در برابر نور و دارای  مقاومت شیمیایی عالی هستند. این دسته از مواد سازگار  با پلیمرهای PVC ،PS ،PC ، PMMA ، ABS و رنگدانه ها بوده و علاوه براین، چسبندگی خوبی به بسترهای مختلف مانند پلاستیک، کاغذ، پارچه و فلز دارند. از رزین اکریلیک پودری به عنوان یک چسب در رنگ های جامد استفاده می شود و دارا بودن خواصی چون مقاومت در برابر آب و هوا، پایداری در برابر اشعه ماوراء بنفش و عملکرد بالاتر در مقایسه با اتصال دهنده های معمولی آن را نسبت به محصولات مشابه برتری می دهد.

ویژگی دیگر رزین پودری این است که به سرعت و بدون توده مخلوط می شود. همچنین استحکام باند بالایی را ارائه می دهد و در تولید مصالح ساختمانی مختلفی از قبیل چسب، ملات تک جزئی و دوجزئی، عایق های رطوبتی، پوشش های نما و مواد ترمیم کننده کاربرد دارد.

آشنایی با چند نمونه از محصولات HPMC

Benecel E4M

Benecel E4M اچ پی ام سی، یک سورفاکتانت پلیمری مبتنی بر سلولز است که خصوصیات کف را تقویت می کند و تعامل با سورفاکتانت ها را نشان می دهد. این ماده دارای خواصی مانند خلوص بالا، محلول در آب و اتر سلولز غیر یونی می باشد که برای استفاده به عنوان ضخیم کننده، تقویت کننده فوم، تثبیت کننده کف، آب بند، فیلم پی وی سی و همچنین به عنوان یک عامل تعلیق طراحی شده است.

Benecel K4M

انتخاب مواد ضخیم تر می تواند روی ویسکوزیته فرمولاسیون و جنبه های حسی نیز تأثیر بگذارد. Benecel K4M  اچ پی ام سی چند منظوره اصلاح کننده های رئولوژیکی پلیمرهای محلول در آب و غیر یونی بوده و بیشتر محصولات Benecel ™ HPMC به عنوان ضخیم کننده و سازنده فیلم کارآمد عمل می کنند؛ این ویژگی باعث افزایش حجم فوم و بهبود کیفیت آن خواهد شد و همچنین به دلیل داشتن ویژگی غیر یونی، با بیشتر سورفکتانت های مورد استفاده سازگار است و در فرمولاسیون ها ترکیبات روشنی را ایجاد می کند.

تیلوز ۴۰۰۰

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز دارای گرید های مختلف از تیلوز ۴۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰۰ است که هر یک با توجه به خواصی که دارند، در محصولات مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند؛ از جمله این محصولات می توان به رنگ و چسب اشاره کرد که به کارگیری غلظت دهنده سلولزی در آنها موجب تغییر خواص آب بندی و حلالیت خواهد شد. به عبارت ساده تر، هر چقدر که گرید تیلوز پایین تر باشد، مقاومت ماده در برابر آب افزایش و خاصیت حل شدن آن کاهش می یابد.

MH 4000 یکی از پرکاربرد ترین گریدهای این محصول در زمینه تولید رنگ و چسب است که نوعی پودر سفید رنگ با نهایتا ۷% رطوبت می باشد. این محصول همچنین در صنایع دیگری از قبیل دارو سازی، تولید کاغذ و مواد آب بندی نیز مورد استفاده قرار می گیرد و mh4000 به دلیل دارا بودن خواص ویژه، در تولید محصولات آرایشی/بهداشتی هم کاربرد دارد.

دلیل به کارگیری تیلوز در مواد ساختمانی و لاتکس

در رزین لاتکس از هیدروکسی پروپیل متیل سلولز، کربوکسی متیل سلولز سدیم، هیدروکسی اتیل سلولز و متیل هیدروکسیل اتیل سلولز به طور عمده برای ضخیم کنندگی استفاده می شود. در صورت به کارگیری این مواد، از مشکلاتی مانند لایه لایه شدن، نفوذ رطوبت و افتادگی بافت ها جلوگیری خواهد شد. با این حال، باید توجه داشت از آنجا که اضافه شدن آنها می تواند مقاومت در برابر آب را بهبود بخشد، سعی کنید اترهای با ویسکوزیته بالا و وزن مولکولی زیاد را تهیه و استفاده کنید.

تیلوز می تواند سبب ایجاد عایق حرارتی برای دیوارهای خارجی شود

ساختمانهای مدرن باید دارای برخی از عایق ها باشند که دولت نیز عایق کاری دیوار را به شدت توصیه کرده است. در سازه های امروزی از روش چسباندن صفحات پلی استایرن فوم روی دیوارهای بیرونی و سپس پوشش دادن با لایه ای از ملات استفاده می شود؛ اما خاصیت اتصال بین تخته پلی استایرن فوم و ملات ضعیف است. با این وجود، افزودن اترهای سلولزی نه تنها می تواند باعث افزایش نیروی اتصال بین این دو شود، بلکه مقاومت آنها را در برابر ترک خوردگی و نشت نیز افزایش خواهد داد.

استفاده از HPMC و تراز شدن سطوح

اترهای سلولزی با ویسکوزیته کم به طور گسترده ای در تراز کردن سطح به کار می روند. فراموش نکنید که تراز کردن سطوح افقی با روش های مکانیکی موجب زشت شدن ظاهر کف می شود که در چنین مواقعی، به کارگیری غلظت دهنده می تواند در بهبود نمای آن کمک کند. همچنین برای تراز شدن کف باید ملات را به خوبی هم زده و به طور مساوی روی زمین قرار دهید؛ شما با افزودن هیدروکسی پروپیل متیل سلولز ( غلظت دهنده سلولزی ) ناهمواری های زمین را پس از ریختن مواد کنترل می کنید که این امر منجر به استحکام بالای آن پس از خشک شدن می شود. در نتیجه، ترک ها بسیار کاهش یافته و بهره وری کفپوش نیز بهبود خواهد یافت.

روش های امتحان HPMC

از تست های مختلفی برای واجد شرایط بودن این ماده استفاده می شود:

1. ویسکوزیته یا گران روی
2. درجه تعویض (DS)
3. تعویض مولی (MS)
4. رطوبت

روش آزمایش ویسکوزیته

از آنجا که محلول تیلوز یک محلول غیر یونی بوده و رفتار شبه پلاستیکی یا به طور خاص تیکسوتروپیک از خود نشان می دهد، روشهای مختلفی برای آزمایش کردن آن وجود دارد و نتایج روشها و ویسکوزیمترهای مختلف الزاماً با یکدیگر مطابقت نخواهد داشت. همچنین به دلیل محدوده قابل قبول خطای ویسکومتر، این روش معمولا به عنوان یک میانگین یا محدوده ارائه می شود و مواردی مانند غلظت محلول، دمای محلول و… را مشخص می کند.

درجه تعویض

از آنجا که حداکثر سه مکان جایگزینی با هر مولکول سلولز وجود دارد، این مقدار میانگین بین ۰ تا ۳ عدد واقعی بوده و اغلب با درصد بیان می شود.

تعویض مولی

این آزمایش سطح متوسط ​​تعویض هیدروکسی پروپوکسی در زنجیره سلولز است. از آنجا که پایه هیدروکسی پروپوکسی می تواند در زنجیره های جانبی به یکدیگر متصل شود و هر یک به محل جایگزینی پایه روی مولکول سلولز احتیاج ندارند، این تعداد می تواند از ۳  بیشتر باشد. با این وجود، تعویض مولی نیز اغلب با درصد بیان می شود.

رطوبت

همه اترهای سلولزی از نظر اندازه ریز هستند و در صورت بسته بندی، رطوبت محیط اطراف را جذب می کنند. بنابراین، رطوبت باید مورد آزمایش قرار گرفته تا اطمینان حاصل شود که مقدار کافی ماده فعال خشک برای استفاده از آن جدا خواهد شد. رطوبت با وزن یک نمونه از X گرم در مقیاس تحلیلی آزمایش می شود که آن را در یک اجاق با دمای ۱۰۵ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت خشک می کنند و سپس دوباره نمونه در همان مقیاس وزن خواهد شد.

سایر کاربردهای hpmc (غلظت دهنده سلولزی )

دانشمندان و محققان کشاورزی در حال بررسی استفاده از تیلوز گیاهی به عنوان جایگزین گلوتن در تهیه نانهای سبوس دار و سایر غلات هستند. گلوتن در گندم و جو دوسر به میزان بسیار کمی وجود دارد و HPMC می تواند حبابهای هوایی ایجاد شده توسط مخمر را در خمیر نان به دام انداخته و باعث بلند شدن نان شود.

استفاده از این ماده به عنوان یک جایگزین نیمه حساس برای فیلم اشک ثبت شده است که ساختار مولکولی آن بر روی یک ترکیب سلولز بنیادی محلول در آب پیش بینی می شود. بنابراین، ویژگی هایی مانند حلالیت سلولز در آب به وضوح بینش کمک می کند. اما شاید بپرسید که نحوه عملکرد آن چگونه است؟ هنگام استفاده از این ماده، یک محلول هایپروملوز برای متورم شدن و جذب آب عمل می کند و در نتیجه ضخامت فیلم اشک را گسترش می دهد. از این رو، افزایش هیپروملیوز باعث طولانی شدن زمان روانکاری در قرنیه خواهد شد که از لحاظ تئوریک منجر به کاهش سوزش چشم بویژه در آب و هوای خشک، محیط خانه یا محیط کار می گردد.

از نظر مولکولی، این پلیمر حاوی واحدهای D- گلوکز مرتبط با بتا است که از نظر متابولیکی برای روزها تا هفته ها سالم باقی می ماند. علاوه براین، از آنجا که هایپروملوز یک جایگزین گیاهی برای ژلاتین محسوب می شود، تولید آن به دلیل فرآیندهای ساخت نیمه مصنوعی گران تر بوده و این موضوع استفاده از آن را کمی با اختلال مواجه کرده است. اما راه حل ۲٪ Hypromellose به اثبات رسیده و در حین جراحی برای کمک به محافظت از قرنیه مورد استفاده قرار می گیرد.

علاوه بر کاربرد تیلوز ( هیدروکسی اتیل سلولز ) در مایعات چشمی، از آن به عنوان ماده تحریک کننده در فرمولاسیون قرص خوراکی و کپسول نیز استفاده شده است و عامل تأخیر در انتشار یک ترکیب دارویی به دستگاه گوارش می باشد. همچنین از آن به عنوان اتصال دهنده و یک جزء از روکش های تبلت نیز بهره می گیرند.