CHẤT tạo đặc HEC – CELLULOSE ETHER và ỨNG DỤNG TRONG sản XUẤT các vật LIỆU xây DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BÁO CÁO HĨA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
MÔN HỌC: HOẠT CHẤT BỀ MẶT

ĐỀ TÀI: CHẤT TẠO ĐẶC HEC – CELLULOSE ETHER
VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT
CÁC VẬT LIỆU XÂY DỰNG

GVHD: TS. PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH
SVTH: GIẢNG NGỌC ÁI MI – 18139093 - DH18HS

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 01 năm 2022


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Cơ Phan Nguyễn Quỳnh Anh.
Trong q trình tìm hiểu và học tập môn “Hoạt chất bề mặt”, em đã nhận được sự giảng
dạy và hướng dẫn rất tận tình, tâm huyết của Cơ. Cơ đã giúp chúng em tích lũy thêm
nhiều kiến thức hay và bổ ích. Từ những kiến thức mà Cơ đã truyền đạt, em xin trình bày
lại những gì mà mình đã tìm hiểu về bài báo cáo gửi đến Cô.
Tuy nhiên, kiến thức về môn “Hoạt chất bề mặt” em còn hạn chế nhất định, do đó
khơng tránh khỏi những thiếu sót trong q trình hồn thành bài báo cáo này. Mong Cơ
xem và góp ý để bài báo cáo của em được hoàn thiện hơn.
Kính chúc Cơ thành cơng hơn nữa trong sự nghiệp “trồng người”, ln dồi dào sức
khỏe để tiếp tục dìu dắt nhiều thế hệ học trò đến những bờ tri thức.
Em xin chân thành cảm ơn!

1


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... 1
DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................................... 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................................. 6
LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT TẠO ĐẶC HEC – CELLULOSE ETHER ..... 8
1.1 Lịch sử nghiên cứu.................................................................................................. 8
1.2 Tên gọi .................................................................................................................... 9
1.3 Định nghĩa............................................................................................................... 9
1.4 Lợi ích ................................................................................................................... 10
1.4.1 Các sản phẩm ứng dụng trong ngành vật liệu xây dựng............................... 11
1.4.2 Ứng dụng trong y khoa ................................................................................. 12
1.4.3 Sản phẩm tiêu dùng ...................................................................................... 13
1.4.4 Ngành hóa mỹ phẩm .................................................................................... 13
1.4.5 Định cỡ giấy và dệt ....................................................................................... 14
1.4.6 Nuôi cấy tế bào ............................................................................................. 14
1.4.7 Chất ức chế vận động của vi khuẩn và nguyên sinh ..................................... 14
1.4.8 Keo và chất kết dính ..................................................................................... 15
1.5 Cấu trúc ................................................................................................................. 16
1.6 Biện pháp an toàn / Tác dụng phụ ........................................................................ 15
1.7 Tiêu chuẩn chất lượng .......................................................................................... 16
1.7.1 Chỉ tiêu cảm quan ......................................................................................... 16
1.7.2 Chỉ tiêu hóa lý ............................................................................................... 17
2

Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA CHẤT TẠO ĐẶC HEC – CELLULOSE ETHER .. 17
2.1 Độ hồ tan ............................................................................................................. 17
2.2 Q trình hồ tan................................................................................................... 18
2.3 Các đặc tính của HEC trong nước ........................................................................ 19
2.4 Nồng độ sử dụng ................................................................................................... 19
2.5 Nhiệt độ nóng chảy ............................................................................................... 19
2.6 Khả năng hút ẩm và trọng lượng riêng ................................................................. 19
2.7 Sức căng bề mặt .................................................................................................... 19
2.8 Sự tạo gel .............................................................................................................. 19
2.9 Mật độ ................................................................................................................... 20
2.10 Kỹ thuật phân tán ................................................................................................ 21
2.11 Độ rắn ................................................................................................................. 21
2.12 Độ ổn định và tương kỵ ...................................................................................... 24
2.13 Độ nhớt .............................................................................................................. 24
2.14 Giá trị HLB ......................................................................................................... 25
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA CHẤT TẠO ĐẶC HEC – CELLULOSE ETHER
TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG ............................................................................... 25
3.1 Khái quát ............................................................................................................... 25
3.2 Lớp xây dựng HPMC............................................................................................ 26
3.3 Ứng dụng HPMC cho sản xuất bột bả tường........................................................ 29
3.4 Ứng dụng HPMC cho sản xuất vữa, thạch cao ..................................................... 29
3.5 Ứng dụng HPMC cho chất kết dính gạch ............................................................. 30
3.6 Ứng dụng HPMC cho thạch cao xi măng ............................................................. 30
3.7 Ứng dụng HPMC cho EIFS / ETICS .................................................................... 31
3

Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

3.8 Ứng dụng HPMC để tự san lấp mặt bằng ............................................................. 31
3.9 Ứng dụng của HPMC trong lĩnh vực sơn và sơn nước ........................................ 33
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VỀ CHẤT TẠO ĐẶC HEC – CELLULOSE ETHER
TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG ............................................................................... 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO

37

4


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Chất làm đặc HEC

8

Hình 2: HPMC

9

Hình 3: HEC là thành phần quan trọng để sản xuất xi măng

10

Hình 4: HEC là chất làm đặc và ổn định trong sản xuất sơn

11

Hình 5: Chất làm đặc HEC tạo độ kết dính, nhũ hóa trong mỹ phẩm và thường sử
dụng làm dầu gội, kem đánh răng

13

Hình 6: CTCT của Hydroxypropyl methylcellulose

15

Hình 7: Hình ảnh về chỉ tiêu cảm quan và khả năng tạo dung dịch keo của chất
làm đặc HEC

16

Hình 8: HPMC có độ nhớt cao

22

Hình 9: HPMC cho bột trét tường

25

Hình 10: Vữa trong xây dựng và sản phẩm vữa xi măng có độ linh hoạt cao HPMC
26
Hình 11: Tính lưu động và chống trượt - lưu giữ nước - tăng khả năng bám dính

27

Hình 12: Phụ gia bột thạch cao hóa chất cơng nghiệp Hydroxypropyl methy
cellulose (HPMC)

28

Hình 13: Ứng dụng HPMC cho chất kết dính gạch

29

Hình 14: Ứng dụng HPMC cho thạch cao xi măng

30

Hình 15: Ứng dụng của HPMC cho EIFS / ETICS

31

Hình 16: Ứng dụng của HPMC của sàn tự san phẳng

31

Hình 17: Xây dựng HPMC Hóa chất 9004-65-3 Hợp chất tự san lấp mặt bằng

32

5


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

Hình 18: Hóa chất HPMC ứng dụng trong nghành sơn

34

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Độ hòa tan bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của axit hoặc kiềm

17

Bảng 2: Đặc điểm kỹ thuật cho Phama lớp HPMC

22

Bảng 3: Đặc điểm kỹ thuật cho công nghiệp lớp HPMC

23

Bảng 4: Lớp xây dựng bề mặt của HPMC

24

Bảng 5: Hypromellose ether HPMC xây dựng hóa chất HPMC cho các hợp chất
tự cấp

33

Bảng 6: Thuộc tính tiêu biểu của MHEC methyl hydroxyethyl cellulose

33

6


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại cơng nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước như hiện nay thì yêu cầu
về mức sống cũng ngày một nâng lên. Nhiều sản phẩm ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu mua
sắm của người tiêu dùng. Đưa ra nhiều thách thức cho nhà sản xuất về chất lượng, giá cả
và yêu cầu về các sản phẩm thiên thiện với mơi trường. Cùng với đó là xu hướng phát
triển thị trường thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng cũng đang ngày một hướng tới
sự phát triển “xanh” và bền vững, đem những sản phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên tiếp
cận đến người tiêu dùng. Những sản phẩm có nguồn gốc từ cellulose đang được nghiên
cứu và ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, mỹ phẩm, thực phẩm, vật liệu
xây dựng,… Một trong những ứng dụng đó có chất tạo đặc HEC - Cellulose Ether hay
còn gọi là Mecellose là các polyme tan trong nước có nguồn gốc từ cellulose, một loại
polymer phong phú nhất trong tự nhiên và được ứng dụng nhiều trong các lãnh vực công
nghiệp sản xuất, từ các sản phẩm trong ngành xây dựng đến đồ gốm sứ, ngành sơn, tẩy
rửa, mỹ phẩm và dược phẩm,… Từ đó, việc nghiên cứu và ứng dụng HEC - Cellulose
Ether cũng ngày càng phổ biến hơn, khơng chỉ trong thực phẩm mà cịn nhiều lĩnh vực
khác nhau.
Chất tạo đặc HEC - Cellulose Ether này được cho là sản phẩm rất thân thiện với
môi trường và không ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Sản phẩm có dạng bột màu
trắng, khơng có mùi. Tuy nhiên để sử dụng tốt bạn cần phải bảo quản ở những nơi có tính
khơ ráo và thống mát. Chính vì tính an tồn và thân thiện với mơi trường vì lẽ đó mà em
chọn đề tài “Chất tạo đặc HEC - Cellulose Ether ứng dụng trong việc sản xuất các vật
liệu xây dựng” để tìm hiểu sâu hơn.
Tên gọi khác: HEC, chất tạo đặc HEC, Cellulose Ether HEC, HPMC (Hydroxypropyl
methyl cellulose), HEMC (Hydroxyethyl methyl cellulose), Mecellose, tạo đặc,..[1]

7


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT TẠO ĐẶC HEC – CELLULOSE ETHER
1.1 Lịch sử nghiên cứu
Trong hơn 60 năm qua, các sản phẩm làm từ Cellulose Ether đã và đang tiếp tục
đóng một vai trị hết sức quan trọng trong nhiều ngành cơng nghiệp sản xuất, từ các sản
phẩm trong ngành xây dựng đến đồ gốm sứ, ngành sơn, tẩy rửa, mỹ phẩm và dược phẩm.
Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose (HPMC) là đa chức năng như
một chất bôi trơn, chất tăng cường bọt và chất ổn định, chất làm đặc, chất ổn định nhũ
tương và phim trước đây cho các sản phẩm chăm sóc tóc và da. Là một polyme bán tổng
hợp, trơ, viscoelastic được sử dụng làm thuốc nhỏ mắt, cũng như một thành phần tá dược
và kiểm soát trong thuốc uống, được tìm thấy trong một loạt các sản phẩm thương mại.
Là một chất phụ gia thực phẩm: Hydroxypropyl methylcellulose hoặc
Hypromellose (HPMC) được coi là chất nhũ hoá, chất làm đặc và chất ngưng tụ, và một
chất thay thế cho gelatin động vật. Số E: E464. Trong ngành công nghiệp chế biến thực
phẩm, Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose (HPMC) có nhiều đặc điểm
ưu tiên. Theo quá trình tạo gel nhiệt, tạo màng, làm dày và các đặc tính khác
Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose (HPMC) có thể được áp dụng cho
nhiều thứ ăn được khác nhau để tăng cường cảm giác vị giác của thức ăn.
Ứng dụng trong ngành xây dựng: Sản phẩm này có thể hoạt động như chất giữ
nước và chất làm chậm vữa xi măng. Nó sẽ cho phép vữa với một số khả năng
bơm. Trong vữa thạch cao, vật liệu thạch cao, bột nhão hoặc các vật liệu xây dựng khác,
Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose (HPMC) hoạt động như một chất kết
dính và nó sẽ giúp cải thiện khả năng lan truyền. Hơn nữa, nó giúp kéo dài thời gian hoạt
động.
Ứng dụng Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose (HPMC) trong

PVC: Trong quá trình sản xuất PVC, sản phẩm này sẽ hoạt động như một chất phân tán,
là sản phẩm được thêm vào chính trong sản xuất PVC.

8


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

1.2 Tên gọi
-

Công thức hóa học : ( HPMC, HEMC, MC )

-

Tên gọi khác: HEC, chất tạo đặc HEC, Cellulose Ether HEC, HPMC
(Hydroxypropyl methylcellulose), HEMC (Hydroxyethyl methyl
cellulose), Mecellose, tạo đặc,..[1]

Hình 1: Chất làm đặc HEC
1.3 Định nghĩa
Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) hay cịn có tên gọi khác là Hypromellose
là một polyme bán tổng hợp, là một dẫn chất cellulose được sử dụng rộng rãi trong cơng
nghiệp dược phẩm. HPMC gồm có 2 loại là HPMC có độ nhớt thấp và HPMC có độ nhớt
cao.

Hình 2: HPMC
9

Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

Mecellose hay còn gọi Cellulose Ether có nguồn gốc từ cellulose. Mặc dù
cellulose không tan trong nước (độ kết tinh 30 – 65%) được hình thành từ liên kết hydro
giữa các phân tử với nhau, nhưng sau khi ether hóa thì trở thành chất tạo đặc HEC lại
là các polyme tan trong nước. Đây là một loại polymer thân thiện với môi trường, phong
phú nhất trong tự nhiên, thường được lấy từ sợi bơng hoặc gỗ. [2]
1.4 Lợi ích
1.4.1 Các sản phẩm ứng dụng trong ngành vật liệu xây dựng
Chất tạo đặc HEC được sử dụng với mục đích làm đặc, giữ ẩm và là tác nhân kết
dính. Ngồi ra nó cịn có tác dụng bơi trơn, đóng vai trị là chất keo bảo vệ và chất nhũ
hố. Một số sản phẩm có thể kể đến như : Bột trét, bột trám, bột ma tít chống nước,
chống ẩm cho tường dùng cho nội thất và ngoại thất hỗ trợ rất tốt cho sơn nước nhờ đặc
tính tự chảy phân tán tốt, kích thước hạt mịn, dễ phối trộn nên tạo phẳng rất hiệu quả lại
dễ dàng pha lỗng ... Có thể nói chất tạo đặc HEC là một chất phụ gia không thể thiếu
trong ngành xây dựng, phụ trợ cực kỳ hiệu quả cho xi măng và những vật khác có nguồn
gốc từ thạch cao. [2]
+ Khả năng giữ nước tăng lên có thể bảo vệ xi măng và thạch cao khắc phục được hiện
tượng đông kết kém và nứt nẻ do quá trình khơ nhanh, trộn nước khơng hiệu quả.

Hình 3: HEC là thành phần quan trọng để sản xuất xi măng
10


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

+ Tạo lớp vữa trét có độ dẻo tốt giúp q trình sơn được tốt hơn và hiệu quả.
+ Tăng khả năng kết dính của vữa - ngăn ngừa tới mức tối ưu nhất hiện tượng chảy vữa.
Ngoài ra chất tạo đặc HEC được sử dụng rộng rãi trong những ngành công nghiệp
như: vật liệu xây dựng, sơn, nhựa tổng hợp, gốm sứ, polymer, chất tẩy rửa (làm chất tạo

đặc trong sản xuất nước rửa chén,..), các sản phẩm chăm sóc cá nhân, thuốc, dệt, giấy,
nông nghiệp, làm chất tạo đặc, tạo gel, nhũ hóa, phân tán, ổn định, giữ nước và nâng cao
khả năng phối trộn. Ngồi ra, nó cịn có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nữa [2].

Hình 4: HEC là chất làm đặc và ổn định trong sản xuất sơn
1.4.2 Ứng dụng trong y khoa
❖

Táo bón

Methyl cellulose được sử dụng để điều trị táo bón. Hiệu ứng thường xảy ra trong
vịng ba ngày. Nó được uống bằng miệng và được khuyến nghị với đủ nước. Tác dụng
phụ có thể bao gồm đau bụng. [3]
❖

Nước mắt nhân tạo và nước bọt

Sản phẩm có thể làm ra nước mắt nhân tạo. Tính chất bơi trơn của hóa chất đặc
biệt có ích trong điều trị mắt khô. Đôi mắt khô thường gặp ở người cao tuổi và thường
11


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

liên quan đến viêm khớp dạng thấp . Các tuyến tụy và các tuyến kết mạc phụ trợ sản xuất
ít nước mắt . Vì các dung dịch chứa các chất dẫn xuất cellulose được sử dụng làm chất
thay thế cho nước mắt hoặc nước bọt nếu sản xuất tự nhiên các chất lỏng này bị xáo trộn.
[3]
❖

Sản xuất thuốc

Methyl cellulose được sử dụng trong sản xuất viên nang, nó có thể ăn được và
không độc hại cung cấp một thay thế chay cho việc sử dụng gelatin. [3]
1.4.3 Sản phẩm tiêu dùng
❖

Chất làm đặc và chất nhũ hóa

Methyl cellulose rất thỉnh thoảng được thêm vào dầu gội tóc, bột nhão răng và xà
phịng lỏng, để tạo ra sự nhất quán dày đặc trưng của chúng. Điều này cũng được thực
hiện cho thực phẩm, ví dụ như kem lạnh hoặc bánh quế. Methyl cellulose cũng là
một chất nhũ hóa quan trọng, ngăn chặn sự tách hai chất lỏng hỗn hợp vì nó là chất ổn
định nhũ tương. [3]
❖

Bếp cao cấp

Methyl cellulose, dưới dạng gel có đặc tính duy nhất là thiết lập khi nóng và tan
chảy khi lạnh. [3]
1.4.4 Ngành hóa mỹ phẩm
Cenllulose Ether (HEC) là một hoạt chất tham gia giúp tạo bọt và làm đặc cho sản
phẩm và được dùng rộng rãi trong mỹ phẩm. Nó thường tồn tại ở dạng hạt hay bột trắng
ngà, khi tan trong nước nóng hoặc lạnh sẽ tạo dung dịch keo. HEC là chất ổn định, bơi
trơn, chất tăng cường duy trì hình dạng và chất tạo đặc trong mỹ phẩm. [3]

12


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

Hình 5: Chất làm đặc HEC tạo độ kết dính, nhũ hóa trong mỹ phẩm và thường sử
dụng làm dầu gội, kem đánh răng
1.4.5 Định cỡ giấy và dệt
Methyl cellulose được sử dụng làm kích cỡ trong sản xuất giấy và dệt may vì nó
bảo vệ các sợi khỏi hấp thụ nước hoặc dầu. [3]
1.4.6 Nuôi cấy tế bào
Methyl cellulose cũng được sử dụng trong nuôi cấy tế bào để nghiên cứu sự nhân
lên của vi rút. Nó được hịa tan trong cùng một mơi trường chứa chất dinh dưỡng, trong
đó các tế bào thường phát triển. Một lớp tế bào duy nhất được phát triển trên một bề mặt
phẳng, sau đó bị nhiễm vi rút trong một thời gian ngắn. Sức mạnh của mẫu vi rút được sử
dụng sẽ xác định có bao nhiêu tế bào bị nhiễm bệnh trong thời gian này. Mơi trường
methyl cellulose dày sau đó được thêm vào trên cùng của các tế bào thay cho môi trường
lỏng thông thường. Khi vi rút nhân lên trong các tế bào bị nhiễm bệnh, chúng có thể lây
lan giữa các tế bào có màng chạm vào nhau, nhưng bị giữ lại khi chúng xâm nhập vào
methyl cellulose. Chỉ các tế bào lân cận một tế bào bị nhiễm bệnh sẽ bị nhiễm bệnh và
chết. Điều này để lại các vùng nhỏ của các tế bào chết được gọi là mảng trong một nền
lớn hơn của các tế bào sống không bị nhiễm bệnh. Số lượng các mảng được hình thành
được xác định bởi độ bền của mẫu ban đầu. [3]

13


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

1.4.7 Chất ức chế vận động của vi khuẩn và nguyên sinh
Các dung dịch methyl cellulose nước đã được sử dụng để làm chậm sự di động của
tế bào vi khuẩn và nguyên sinh để kiểm tra chặt chẽ hơn. Thay đổi lượng methyl
cellulose trong dung dịch cho phép điều chỉnh độ nhớt của dung dịch [3].
1.4.8 Keo và chất kết dính

Chất tạo đặc HEC - Cellulose Ether có thể được sử dụng như một keo nhẹ có thể
được rửa sạch bằng nước. Điều này có thể được sử dụng trong việc cố định các tác phẩm
nghệ thuật tinh tế cũng như trong việc bảo tồn sách để nới lỏng và làm sạch keo cũ khỏi
gai và bìa sách. [4]
Bên cạnh đó, sản phẩm cịn là thành phần chính trong nhiều loại bột nhão. Nó
cũng được sử dụng như một chất kết dính trong pastel bút chì màu và cũng như một chất
kết dính trong các loại thuốc. [4]
1.5 Cấu trúc
HPMC là một dẫn chất O-methyl hóa và O-(2-hydroxypropyl) hóa của cellulose.
Các loại HPMC khác nhau sẽ có số lượng nhóm methyl và hydroxymethyl khác nhau do
đó có khối lượng phân tử và độ nhớt khác nhau. Khối lượng phân tử của HPMC xấp xỉ
khoảng 10,000-1,500,000. [5]
-

Tên: Hydroxypropyl methylcellulose

-

Viết tắt: HPMC

-

Công thức phân tử: [C6H7O2 (OH) xmn (OCH3) m (OCH2CH (OH) CH3) n] x

-

Công thức cấu tạo [6]:

14

Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

Hình 6: CTCT của Hydroxypropyl methylcellulose
1.6 Biện pháp an toàn / Tác dụng phụ
Sau nhiều nghiên cứu trên chuột, người ta khuyên rằng Hydroxypropyl
methylcellulose hoặc Hypromellose (HPMC) là khơng độc hại. Nó được coi là "an toàn
như các thành phần mỹ phẩm trong các thực hành sử dụng và tập trung hiện tại." Các tổ
chức được ủy quyền cũng xem xét Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose
(HPMC) để được an toàn để sử dụng chung. Đặc biệt trong ngành cơng nghiệp chế biến
thực phẩm, nó chủ yếu hoạt động như một giải pháp thay thế cho gelatin động vật với số
E, E464. [7]
Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose (HPMC) là một polyme
cellulose biến đổi về mặt hóa học có màu trắng nhạt và được coi là an toàn cho người tiêu
thụ. Sản phẩm này thường được sử dụng như là một thay thế cho gelatin và gluten trong
các mặt hàng ăn chay thân thiện. [7]
Các ứng dụng khác: Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose (HPMC)
hoạt động như một chất làm đặc, chất phủ polymer, chất kết dính, sinh học trong dược
phẩm (viên nang bổ sung, chất mang thuốc, đại lý sơn, chất nhũ hóa trong thuốc mỡ,
thuốc nhỏ mắt), thực phẩm (các loại bánh, kem, salad, sốt trộn) và các sản phẩm công
nghiệp (vật liệu xây dựng, mực in, in và nhuộm hàng dệt, làm giấy),…

15


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

1.7 Tiêu chuẩn chất lượng
1.7.1 Chỉ tiêu cảm quan
HPMC tồn tại dạng bột hoặc hạt không mùi và không vị, màu trắng hoặc trắng

kem và tạo thành dịch keo khi hòa tan trong nước.

Hình 7: Hình ảnh về chỉ tiêu cảm quan và khả năng tạo dung dịch keo của chất làm
đặc HEC

16


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

1.7.2 Chỉ tiêu hóa lý
Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) là ete cellulose khơng ion được làm từ
sợi bơng tự nhiên trong q trình xử lý hóa học. Nó khơng độc, có thể hịa tan trong nước
lạnh để tạo thành dung dịch nhớt trong suốt với các đặc tính làm đặc, liên kết, phân tán,
nhũ hóa, phủ phim, đình chỉ, hấp thụ, tạo keo, giữ nước và bảo vệ chất keo. [8]
Dịch thể HPMC 2% trong nước có pH khoảng 5,0-8,0.
CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA CHẤT TẠO ĐẶC HEC – CELLULOSE ETHER
2.1 Độ hồ tan
HPMC hịa tan trong một hỗn hợp methanol 10% và 90% methylene chloride để
tạo chất keo. [8]
Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose (HPMC) tan trong nước. Độ
hịa tan trong dung mơi hữu cơ của Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose
(HPMC) vượt trội so với tan trong nước. Nó có thể được hịa tan trong dung dịch metanol
khan và ethanol, hỗn hợp methanol và diclomethan hay hỗn hợp nước và alcol với tỉ lệ
thích hợp và hàm lượng alcol nhỏ hơn 50%. Sản phẩm này cũng hòa tan trong
hydrocacbon clo hóa và xeton trong dung mơi hữu cơ. Một số loại khác có thể trương nở
trong ethanol. [9]

17

Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

Tuy nhiên, độ hòa tan của còn bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của axit hoặc kiềm:
[10]
Bảng 1: Độ hòa tan bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của axit hoặc kiềm
Độ hòa tan hữu cơ

Hòa tan được trong một số dung môi hữu cơ và nước dung
môi.

Hoạt động bề mặt

Mecellose cũng được xem là 1 chất hoạt động bề mặt trong
dung dịch và có thể hoạt động như là chất keo bảo vệ và
chất nhũ hóa.

Enzyme kháng

Cung cấp độ nhớt ổn định tuyệt vời trong lưu trữ do khả
năng chống lại sự tấn cơng của nấm và vi sinh.

2.2 Q trình hồ tan
Nói một cách tổng qt việc hồ tan HEC trong nước là phải tiến hành theo đúng
quy trình. Nếu việc hịa tan khơng được hồn tồn thì sẽ dẫn đến vón cục. Nếu bị vón cục
thì sẽ dẫn đến tồn tại nhiều thời gian hơn để hịa tan hồn tồn. [11]
Để tránh bị hiện tượng vón cục hoặc hịa tan khơng hết. HEC đã được sử lý để hịa tan
dễ dàng hơn. Hơn nữa trong quá trình chuẩn bị dung dịch nước, có một số lưu ý như sau:
-

Khi bổ sung HEC từ từ vào nước máy khuấy vẫn hoạt động ở tốc độ vừa phải để
tránh tạo vón cục.

-

Khi bổ sung HEC vào nước làm cho độ nhớt dung dịch tăng cao. Độ nhớt cao làm
quá trình phân tán nhựa khó khăn hơn. Vì vậy việc bổ sung HEC phải được hoàn
thành trước khi tăng độ nhớt dung dịch.

-

Máy khuấy ln hoạt động đến khi HEC hịa tan hồn tồn.

-

Việc hịa tan HEC làm tăng nhiệt độ của dung dịch do đó làm tốc độ hóa tăng
nhanh hơn, do đó dẫn đến hiện tượng vón cục. Do vậy cần hoà tan HEC trong
nước lạnh (dưới 40oC).

18


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

2.3 Các đặc tính của HEC trong nước
-

Hàm lượng và độ nhớt: Độ nhớt của dung dịch chứa HEC tăng nhanh khi hàm
lương HEC tăng, độ nhớt của dung dịch được xác định bởi hàm lượng HEC. [12]

-

Đặc tính về tốc độ lưu biến: Dung dịch nước chứa HEC AY-15F có đặc tính giả
dẻo vì vậy độ nhớt phụ thuộc vào tốc độ trượt. Giảm tốc độ trượt thì độ nhớt cao
hơn, tăng lực trượt thì độ nhớt giảm và làm cho dung dịch chảy dễ dàng hơn. [12]

-

Kháng khuẩn: HEC AY-15F có độ khả năng ổn định độ nhớt bị ảnh hưởng bởi sự
sâm nhập của vi khuẩn do cấu trúc hóa học của nó bị hạn chế được sự tấn cơng
của vi khuẩn. [12]

2.4 Nồng độ sử dụng [12]
-

Sử dụng làm màng: Nồng độ của nó thường là 2-10%

-

Sử dụng như một chất kết dính tạo ở máy tính bảng với nồng độ 2-5%

-

Sử dụng làm chất làm đặc của thuốc nhỏ mắt và nước mắt nhân tạo ở nồng độ
0,45-1%

2.5 Nhiệt độ nóng chảy [12]
-

Nhiệt độ nóng chảy: HPMC hóa nâu ở 190-200°C; hóa than ở 225-230°C.

-

Nhiệt độ chuyển kính là 170-180°C

2.6 Khả năng hút ẩm và trọng lượng riêng [12]
-

Khả năng hút ẩm: HPMC dễ hút ẩm từ không khí và lượng nước hấp thụ phụ
thuộc vào hàm ẩm ban đầu của HPMC và nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi
trường.

-

Trọng lượng riêng của HPMC là 1,26.

2.7 Sức căng bề mặt [13]
42-56 dyn/cm (2% dung dịch nước giải pháp)
2.8 Sự tạo gel [13]
HPMC là chất tạo gel và chất tăng độ nhớt bán tổng hợp. Là chất bột mịn từ trắng
đến trắng khi phân tán trong nước tạo gel trong.
19


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

Độ nhớt của HPMC tăng lên khi sử dụng với số lượng lớn nhưng giảm khi tăng
nhiệt độ cho đến khi đạt đến nhiệt độ tới hạn (nhiệt độ thấp nhất mà HPMC phân tán
thành gel)
2.9 Mật độ [13]

0,25-0,70 g/ml (thường là khoảng cách 0.5 g/ml), cụ thể với mật 1,26-1,31 ml.
2.10 Kỹ thuật phân tán [13]
Phương pháp được ưu tiên nhất là bắt đầu bằng cách đun nóng khoảng một phần
ba tổng H2O tổng công thức lên trên 75 ° C. Thêm Hydroxypropyl methylcellulose hoặc
Hypromellose (HPMC) vào xoáy của H2O khuấy động và làm nóng. Trộn chúng cho đến
khi hồn tồn phân tán.
Về mặt kỹ thuật, Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose (HPMC) sẽ
không hòa tan ở nhiệt độ này. Sau khi phân tán hồn tồn, thêm nước cịn lại ở RT,
khoảng 20°C hoặc thậm chí lạnh hơn một chút. Sau đó, tiếp tục trộn chúng trong khoảng
nửa giờ sau khi tổng dung dịch được làm lạnh đến 25 °C hoặc thậm chí nhiệt độ thấp
hơn.
Tiến hành với công thức: Nếu không thể sưởi ấm, nó được ưu tiên để xả
Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose (HPMC) trong một phương tiện
khơng hịa tan, chẳng hạn như glycerin hoặc PEG, sau đó thêm bùn vào xốy của nước
khuấy động mạnh. Thêm HPMC trực tiếp vào nước lạnh không được ưu tiên, nhưng nếu
cần thiết, phải được thực hiện rất chậm dưới sự kích động mạnh mẽ. Mong đợi thời gian
trộn lâu hơn để giải thể hoàn toàn.
Chỉ số Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose (HPMC):
-

Tỷ lệ sử dụng điển hình: 0,5 - 3%

-

Xuất hiện: Bột hạt trắng nhạt

-

Độ hịa tan: Hịa tan trong nước

-

Độ nhớt (dung dịch 2%, khơ): 7.500 - 14.000 mPa.s

-

PH: 5,0 - 8,0
20


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

2.11 Độ rắn
Methyl cellulose có nhiệt độ dung dịch tới hạn (LCST) thấp hơn giữa 40 °C và
50 °C. Ở nhiệt độ dưới LCST, nó dễ dàng hịa tan trong nước; ở trên LCST, nó khơng
hịa tan, có tác dụng nghịch lý là đun nóng dung dịch methyl cellulose bão hịa sẽ biến nó
thành chất rắn, vì methyl cellulose sẽ kết tủa. [14]
Tuy nhiên, việc chuẩn bị dung dịch methyl cellulose bằng nước lạnh là khó khăn:
vì bột tiếp xúc với nước, một lớp gel hình thành xung quanh nó, làm chậm đáng kể sự
khuếch tán của nước vào bột, do đó bên trong vẫn khô. Cách tốt hơn là trước tiên trộn bột
với nước nóng, để các hạt methyl cellulose được phân tán tốt (và do đó có diện tích bề
mặt hiệu quả cao hơn nhiều) trong nước, và làm nguội sự phân tán này trong khi khuấy,
dẫn đến nhiều hơn hòa tan nhanh chóng các hạt đó. [14]
2.12 Độ ổn định và tương kỵ
Độ ổn định: bột HPMC tương đối ổn định ở điều kiện thường tuy nhiên dạng bột
khô dễ hút ẩm. HPMC dạng dung dịch trong nước ổn định ở pH 3-11. HPMC có thể
chuyển dạng sol-gel thuận nghịch khi thay đổi nhiệt độ (khi làm nóng và làm mát). Nhiệt
độ hồ hóa của HPMC trong khoảng 50-90°C phụ thuộc vào bản chất và nồng độ của
chính HPMC. [14]
Nếu như nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hóa, độ nhớt của dung dịch sẽ giảm khi

nhiệt độ tăng lên cịn vượt q nhiệt độ hồ hóa thì độ nhớt của dung dịch tăng lên khi
nhiệt độ tăng. Dung dịch HPMC trong nước kháng enzyme tương đối tốt nên khá ổn định
trong quá trình bảo quản. Tuy nhiên dung dịch nước dễ bị làm hỏng bởi vi sinh vật và
nấm mốc do đó cần thêm các chất bảo quản như natri benzoate, acid benzoic, paraben, …
Benzalkonium clorid thường được dùng làm chất bảo quản trong các chế phẩm có chứa
HPMC. Hoặc cũng có thể được khử trùng bằng cách hấp tiệt trùng tuy nhiên khi đó các
polyme đơng tụ phải được phân tán lại bằng cách lắc khi làm nguội. [14]
Tương kỵ: với các tác nhân oxy hóa. [14]

21


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

2.13 Độ nhớt
Độ nhớt (dung dịch 2%, khô): 7.500 - 14.000 mPa.s. Dung dịch HPMC trong nước
thường được sử dụng hơn so với dung dịch HPMC trong hỗn hợp rượu-nước. Dung dịch
HPMC trong dung mơi hữu cơ thường có độ nhớt cao hơn dung dịch nước ở cùng một
nồng độ HPMC. Độ nhớt cũng tăng lên khi tăng nồng độ của HPMC. [14]
Để pha chế dịch thể HPMC trong nước nên làm như sau: phân tán đều HPMC và
ngâm trong 20-30% nước cho trương nở hồn tồn. Sau đó khuấy mạnh và đun nóng hỗn
hợp đến 80 - 90°C rồi bổ sung thêm HPMC. Cuối cùng thêm nước lạnh vừa đủ để tạo
dung dịch có độ nhớt thích hợp, chú ý cần khuấy liên tục khi thêm. [14]

Hình 8: HPMC có độ nhớt cao
 Ví dụ về một số độ nhớt được ứng dụng:


Đặc điểm kỹ thuật cho Phama lớp HPMC: Mục độ nhớt (CPS 2%

Brookfield) sử dụng (2%): [16]

22


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng

Bảng 2: Đặc điểm kỹ thuật cho Phama lớp HPMC
E5 4-5,5

Phù hợp cho thực vật dạng quả nang, lớp phủ

E6 5,6-7,0

Thích hợp cho cây sơn

E8 7,1-9,0

Thích hợp cho nhà máy chế tạo lớp phủ

E10 9.1-12.0

Thích hợp cho cây sơn

E15 12,1-18.0

Thích hợp cho nhà máy chế tạo lớp phủ

E30 24-36

Thích hợp cho keo

E50 40-60

Thích hợp cho keo

E70 61-80

Thích hợp cho keo

E100 91-120

Thích hợp cho keo

E4M 3000-5000

Thích hợp cho việc chuẩn bị phát hành duy trì kiểm sốt

K100 91-120

Phù hợp với chất kết dính

K4M 3000-5000

Thích hợp cho việc chuẩn bị phát hành duy trì kiểm sốt

K100M 80000-120000

Thích hợp cho việc chuẩn bị phát hành duy trì kiểm sốt

23


Chất tạo đặc HEC – Cellulose Ether và ứng dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng



Đặc điểm kỹ thuật cho công nghiệp lớp HPMC: Độ nhớt (CPS, 2%

Brookfield) sử dụng: [16]
Bảng 3: Đặc điểm kỹ thuật cho công nghiệp lớp HPMC
TNJ-400

Tự san lấp mặt bằng

TNJ-4000

Crack phụ

TNJ-10000

Crack phụ

TNJ-20000

Xi măng vữa & Crack phụ

TNJ-30000

Vữa, Crack phụ, bên ngoài bức tường cách nhiệt & gốm đùn

TNJ-35000

Xi măng vữa

TNJ-45000

Vữa, bên ngoài bức tường cách nhiệt và gốm đùn

TNJ-55000

Gạch kết dính, vật liệu cách nhiệt bên ngoài bức tường & thạch
cao dựa trên thạch cao

TNJ-65000

Gạch keo & bên ngoài bức tường cách nhiệt

2.14 Giá trị HLB
Hydrophillic-lipophillic balance (HLB) được gọi là chỉ số cân bằng ưa nước - ưa
dầu, thang đo giá trị HLB nằm trong khoảng từ 1 - 20.
HPMC là chất hoạt động bề mặt khơng ion, có giá trị HLB cao, rơi vào khoảng
14.9 - 16.7.
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA CHẤT TẠO ĐẶC HEC – CELLULOSE ETHER
TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG
3.1 Khái quát
Việc sử dụng Hydroxypropyl methylcellulose hoặc Hypromellose (HPMC) như
một chất phân tán có thể cải thiện tính chất phân tán huyền phù, cũng có thể cải thiện
hình thái hạt và tăng cường hiệu suất hấp thụ trên chất làm dẻo. [17]

24