هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) هو مركب متعدد الوظائف يستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات بسبب تركيبته الكيميائية وخصائصه الفريدة.
1. التركيب الكيميائي:
أ. الهيكل العظمي للسليلوز:
HPMC مشتق من السليلوز، أي أنه مشتق من السليلوز، وهو عديد سكاريد طبيعي موجود في جدران الخلايا النباتية. يتكون السليلوز من وحدات متكررة من β-D-جلوكوز مرتبطة بروابط β(1→4) جليكوسيدية.
ب. الاستبدال:
في HPMC، يُستبدل جزء الهيدروكسيل (-OH) من هيكل السليلوز بمجموعات الميثيل والهيدروكسي بروبيل. يحدث هذا الاستبدال من خلال تفاعل الأثيرة. تشير درجة الاستبدال (DS) إلى متوسط عدد مجموعات الهيدروكسيل المُستبدلة لكل وحدة جلوكوز في سلسلة السليلوز. تختلف درجة الاستبدال لمجموعات الميثيل والهيدروكسي بروبيل، مما يؤثر على أداء HPMC.
2. التوليف:
أ. الأثيرة:
يُصنع HPMC من خلال تفاعل الأثير للسليلوز مع أكسيد البروبيلين وكلوريد الميثيل. تتضمن العملية تفاعل السليلوز مع أكسيد البروبيلين لإضافة مجموعات هيدروكسي بروبيل، ثم مع كلوريد الميثيل لإضافة مجموعات الميثيل.
ب. درجة التحكم البديلة:
يمكن التحكم في DS لـ HPMC عن طريق تعديل ظروف التفاعل مثل درجة الحرارة ووقت التفاعل وتركيز المتفاعل.
3. الأداء:
أ. الذوبانية:
HPMC قابل للذوبان في الماء وبعض المذيبات العضوية، مثل الميثانول والإيثانول. ومع ذلك، تنخفض ذائبيته مع زيادة الوزن الجزيئي ودرجة الاستبدال.
ب. تكوين الفيلم:
يُشكّل HPMC غشاءً شفافًا ومرنًا عند إذابته في الماء. يتميز هذا الغشاء بقوة ميكانيكية وخصائص حاجزة جيدة.
ج. اللزوجة:
تُظهر محاليل HPMC سلوكًا شبه بلاستيكي، أي أن لزوجتها تتناقص مع زيادة معدل القص. تعتمد لزوجة محاليل HPMC على عوامل مثل التركيز، والوزن الجزيئي، ودرجة الاستبدال.
د. احتباس الماء:
من أهم خصائص HPMC قدرتها على الاحتفاظ بالماء. تُعد هذه الخاصية بالغة الأهمية في تطبيقات متنوعة، مثل مواد البناء، حيث تُستخدم كمكثف وعامل احتفاظ بالماء.
هـ. الالتصاق:
غالبًا ما يتم استخدام HPMC كمادة لاصقة في العديد من الصناعات نظرًا لقدرتها على تكوين روابط قوية مع ركائز مختلفة.
4. التطبيق:
أ. صناعة الأدوية:
في الصناعات الدوائية، يتم استخدام HPMC كمادة رابطة، وعامل طلاء للفيلم، وعامل إطلاق متحكم فيه، ومعدل لزوجة في تركيبات الأقراص.
ب. صناعة البناء:
يتم إضافة HPMC إلى ملاط الأسمنت والجص القائم على الجبس والمواد اللاصقة للبلاط لتحسين قابلية العمل والاحتفاظ بالمياه والالتصاق.
ج. صناعة الأغذية:
في صناعة الأغذية، يتم استخدام HPMC كمكثف ومثبت ومستحلب في المنتجات مثل الصلصات والتوابل والآيس كريم.
د. منتجات العناية الشخصية:
يستخدم HPMC كمكثف ومستحلب وعامل تشكيل فيلم في منتجات العناية الشخصية مثل الشامبو والمستحضرات والكريمات.
هـ. الدهانات والطلاءات:
في الدهانات والطلاءات، يتم استخدام HPMC لتحسين تشتت الصبغة والتحكم في اللزوجة واحتباس الماء.
هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) مركب متعدد الاستخدامات ذو تطبيقات واسعة في مختلف الصناعات. تركيبه الكيميائي الفريد، وتركيبه، وخصائصه تجعله مكونًا أساسيًا في الصناعات الدوائية، ومواد البناء، والأغذية، ومنتجات العناية الشخصية، والدهانات/الطلاءات. إن فهم خصائص HPMC يسمح بتطبيقات مخصصة في مجالات مختلفة، مما يساهم في انتشار استخدامه وأهميته في عمليات التصنيع الحديثة.
وقت النشر: ٢٢ فبراير ٢٠٢٤