Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je pomemben derivat celuloznega etra, ki se pogosto uporablja na številnih industrijskih področjih zaradi svojih edinstvenih fizikalnih in kemijskih lastnosti. Njegove lastnosti viskoznosti so ena najpomembnejših lastnosti HPMC, ki neposredno vpliva na njegovo učinkovitost pri različnih aplikacijah.
1. Osnovne lastnosti HPMC
HPMC je neionski celulozni eter, pridobljen z zamenjavo dela hidroksilnih skupin (–OH) v molekuli celuloze z metoksi skupinami (–OCH3) in hidroksipropilnimi skupinami (–OCH2CH(OH)CH3). Ima dobro topnost v vodi in nekaterih organskih topilih ter tvori prozorne koloidne raztopine. Viskoznost HPMC je v glavnem določena z njegovo molekulsko maso, stopnjo substitucije (DS, Degree of Substitution) in porazdelitvijo substituentov.
2. Določitev viskoznosti HPMC
Viskoznost raztopin HPMC se običajno meri z rotacijskim viskozimetrom ali kapilarnim viskozimetrom. Pri merjenju moramo biti pozorni na koncentracijo, temperaturo in strižno hitrost raztopine, saj ti dejavniki lahko pomembno vplivajo na vrednost viskoznosti.
Koncentracija raztopine: Viskoznost HPMC narašča s povečanjem koncentracije raztopine. Ko je koncentracija raztopine HPMC nižja, je interakcija med molekulami šibkejša in viskoznost manjša. Ko koncentracija narašča, se prepletanje in interakcija med molekulami povečata, kar povzroči znatno povečanje viskoznosti.
Temperatura: Viskoznost raztopin HPMC je zelo občutljiva na temperaturo. Na splošno se z zvišanjem temperature viskoznost raztopine HPMC zmanjša. To je posledica povišane temperature, ki povzroči povečano molekularno gibanje in oslabljene medmolekularne interakcije. Opozoriti je treba, da imajo HPMC z različnimi stopnjami substitucije in molekulsko maso različno občutljivost na temperaturo.
Strižna hitrost: HPMC raztopine kažejo psevdoplastično (strižno redčenje), tj. viskoznost je večja pri nizkih strižnih stopnjah in se zmanjša pri visokih strižnih stopnjah. To vedenje je posledica strižnih sil, ki poravnajo molekularne verige vzdolž smeri striga, s čimer se zmanjšajo zapleti in interakcije med molekulami.
3. Dejavniki, ki vplivajo na viskoznost HPMC
Molekulska masa: Molekulska masa HPMC je eden od ključnih dejavnikov, ki določajo njegovo viskoznost. Na splošno velja, da večja kot je molekulska masa, večja je viskoznost raztopine. To je zato, ker obstaja večja verjetnost, da bodo molekule HPMC z visoko molekulsko maso tvorile prepletene mreže in s tem povečale notranje trenje raztopine.
Stopnja substitucije in porazdelitev substituentov: Število in porazdelitev metoksi in hidroksipropilnih substituentov v HPMC prav tako vplivata na njegovo viskoznost. Na splošno velja, da višja kot je stopnja metoksi substitucije (DS), nižja je viskoznost HPMC, ker bo uvedba metoksi substituentov zmanjšala silo vodikove vezi med molekulami. Uvedba hidroksipropilnih substituentov bo povečala medmolekularne interakcije in s tem povečala viskoznost. Poleg tega enakomerna porazdelitev substituentov pomaga oblikovati stabilen sistem raztopine in povečati viskoznost raztopine.
pH vrednost raztopine: Čeprav je HPMC neionski polimer in njegova viskoznost ni občutljiva na spremembe pH vrednosti raztopine, lahko ekstremne pH vrednosti (zelo kisle ali zelo alkalne) povzročijo degradacijo molekularne strukture raztopine. HPMC, kar vpliva na viskoznost.
4. Področja uporabe HPMC
Zaradi svojih odličnih viskoznih lastnosti se HPMC pogosto uporablja na številnih področjih:
Gradbeni materiali: HPMC se v gradbenih materialih uporablja kot zgoščevalec in sredstvo za zadrževanje vode za izboljšanje gradbenih lastnosti in večjo odpornost proti razpokam.
Farmacevtska industrija: V farmacevtski industriji se HPMC uporablja kot vezivo za tablete, filmsko sredstvo za kapsule in nosilec za zdravila s podaljšanim sproščanjem.
Živilska industrija: HPMC se uporablja kot zgoščevalec in stabilizator v prehrambeni industriji za proizvodnjo sladoleda, želeja in mlečnih izdelkov.
Dnevni kemični izdelki: V dnevnih kemičnih izdelkih se HPMC uporablja kot zgoščevalec in stabilizator za proizvodnjo šamponov, gelov za tuširanje, zobne paste itd.
Viskoznostne značilnosti HPMC so osnova za njegovo odlično delovanje v različnih aplikacijah. Z nadzorovanjem molekulske mase, stopnje substitucije in pogojev raztopine HPMC je mogoče njeno viskoznost prilagoditi različnim potrebam uporabe. V prihodnosti bodo poglobljene raziskave razmerja med molekularno strukturo HPMC in viskoznostjo pomagale razviti izdelke HPMC z boljšim delovanjem in dodatno razširiti področja njihove uporabe.
Čas objave: 20. julij 2024