Гідраксіпропил метилцеллюлоза (HPMC)гэта растваральнае ў вадзе палімернае злучэнне, якое шырока выкарыстоўваецца ў будаўніцтве, медыцыне, харчовай і хімічнай галінах. Гэта неіёнічны эфір цэлюлозы, атрыманы пры хімічнай мадыфікацыі натуральнай цэлюлозы, з добрым патаўшчэннем, эмульгацыяй, стабілізацыяй і ўтварэннямі фільма. Аднак пры высокіх тэмпературных умовах HPMC будзе праходзіць цеплавую дэградацыю, што аказвае важны ўплыў на яго стабільнасць і прадукцыйнасць у практычных дадатках.
Працэс цеплавой дэградацыі HPMC
Цеплавая дэградацыя HPMC у асноўным ўключае ў сябе фізічныя змены і хімічныя змены. Фізічныя змены ў асноўным выяўляюцца як выпарэнне вады, пераход шкла і зніжэнне глейкасці, у той час як хімічныя змены прадугледжваюць разбурэнне малекулярнай структуры, функцыянальнай групы расшчаплення і канчатковага працэсу карбанізацыі.
1. Нізкая тэмпературная стадыя (100–200 ° С): выпарэнне вады і пачатковае раскладанне
Пры нізкіх тэмпературных умовах (каля 100 ° С) HPMC у асноўным падвяргаецца выпарэнню вады і шкляным пераходам. Паколькі HPMC змяшчае пэўную колькасць звязанай вады, гэтая вада паступова выпараецца падчас нагрэву, што ўплывае на яго рэалагічныя ўласцівасці. Акрамя таго, глейкасць HPMC таксама зніжаецца з павышэннем тэмпературы. Змены на гэтым этапе ў асноўным змяняюцца ў фізічных уласцівасцях, у той час як хімічная структура застаецца ў асноўным нязменнай.
Калі тэмпература працягвае расці да 150-200 ° С, HPMC пачынае праходзіць папярэднія рэакцыі хімічнай дэградацыі. У асноўным ён выяўляецца ў выдаленні функцыянальных груп гідраксіпрапілу і метоксі, што прыводзіць да зніжэння малекулярнай масы і структурных змен. На гэтым этапе HPMC можа стварыць невялікую колькасць невялікіх лятучых малекул, такіх як метанол і пропиональдегид.
2. Стадыя сярэдняй тэмпературы (200-300 ° С): дэградацыя асноўнай ланцуга і выпрацоўка малых малекул
Калі тэмпература яшчэ больш павялічваецца да 200-300 ° С, хуткасць раскладання HPMC значна паскараецца. Асноўныя механізмы дэградацыі ўключаюць:
Разрыў сувязі Ether: Асноўная ланцужок HPMC падключаецца да кальцавых адзінак глюкозы, а эфірныя сувязі ў ёй паступова разрываюцца пры высокай тэмпературы, у выніку чаго палімерная ланцужок раскладаецца.
Рэакцыя абязводжвання: структура цукровага кольца HPMC можа прайсці рэакцыю абязводжвання пры высокай тэмпературы, утвараючы нестабільны прамежкавы, які яшчэ больш раскладаецца на лятучыя прадукты.
Вылучэнне невялікіх малекул лятучых рэчываў: На гэтым этапе HPMC вылучае Co, Co₂, H₂o і невялікіх малекул арганічных рэчываў, такіх як фармальдэгід, ацэтальдэгід і акролеін.
Гэтыя змены прымусяць малекулярную масу HPMC значна панізіцца, глейкасць значна знізілася, і матэрыял пачне жоўтае і нават вырабляць кок.
3. Этап высокай тэмпературы (300–500 ° С): карбанізацыя і коксу
Калі тэмпература павышаецца вышэй за 300 ° С, HPMC трапляе ў стадыю жорсткай дэградацыі. У гэты час далейшы разрыў асноўнай ланцуга і выманне дробных малекул -злучэнняў прыводзяць да поўнага разбурэння структуры матэрыялу і, нарэшце, утвараюць рэшткі вугляроду (кокс). На гэтым этапе адбываюцца наступныя рэакцыі:
Акісляльная дэградацыя: пры высокай тэмпературы HPMC падвяргаецца рэакцыі акіслення для стварэння Co₂ і CO, і ў той жа час утварае рэшткі вугляроду.
Рэакцыя коксу: частка палімернай структуры ператвараецца ў няпоўныя прадукты згарання, такія як вугляродныя чорныя або рэшткі коксу.
Лятучыя прадукты: працягвайце выпускаць вуглевадароды, такія як этылен, прапілен і метан.
Пры награванні ў паветры HPMC можа яшчэ больш гарэць, а нагрэў пры адсутнасці кіслароду ў асноўным утварае карбанізаваныя рэшткі.
Фактары, якія ўплываюць на цеплавую дэградацыю HPMC
На цеплавую дэградацыю HPMC ўплывае мноства фактараў, у тым ліку:
Хімічная структура: Ступень замены гідраксіпрапілавых і метаксільных груп у HPMC ўплывае на яе цеплавую ўстойлівасць. Наогул кажучы, HPMC з больш высокім утрыманнем гидроксипропила мае лепшую цеплавую ўстойлівасць.
Атмасфера навакольнага асяроддзя: У паветры HPMC схільны да акісляльнай дэградацыі, у той час як у інертным газавым асяроддзі (напрыклад, азоце) яго цеплавая дэградацыя павольней.
Хуткасць нагрэву: Хуткае нагрэў прывядзе да больш хуткага раскладання, у той час як павольнае нагрэў можа дапамагчы HPMC паступова карбанізаваць і зніжаць выпрацоўку газападобных лятучых прадуктаў.
Змест вільгаці: HPMC змяшчае пэўную колькасць звязанай вады. Падчас працэсу нагрэву выпарэнне вільгаці паўплывае на тэмпературу пераходу і дэградацыя шкла.
Практычнае прымяненне ўздзеяння цеплавой дэградацыі HPMC
Характарыстыкі цеплавой дэградацыі HPMC маюць вялікае значэнне ў галіне прыкладання. Напрыклад:
Будаўнічая прамысловасць: HPMC выкарыстоўваецца ў цэментавым растворы і гіпсавых прадуктах, і яе ўстойлівасць падчас будаўніцтва высокай тэмпературы неабходна ўлічваць, каб пазбегнуць дэградацыі, якая ўплывае на прадукцыйнасць злучэння.
Фармацэўтычная прамысловасць: HPMC-гэта агент, які кантралюецца з наркотыкамі, і раскладанне трэба пазбягаць падчас вытворчасці высокай тэмпературы, каб забяспечыць стабільнасць прэпарата.
Харчовая прамысловасць: HPMC-гэта харчовая дабаўка, а яе цеплавыя характарыстыкі вызначаюць яго прыдатнасць у высокатэмпературнай выпечцы і перапрацоўцы.
Працэс цеплавой дэградацыіHPMCМожна падзяліць на выпарэнне вады і папярэднюю дэградацыю на стадыі нізкай тэмпературы, расшчаплення асноўнай ланцуга і невялікай малекулы на стадыі сярэдняй тэмпературы, а таксама карбанізацыі і коксу на стадыі высокай тэмпературы. На яго цеплавую ўстойлівасць ўплываюць такія фактары, як хімічная структура, атмасфера навакольнага асяроддзя, хуткасць нагрэву і ўтрыманне вільгаці. Разуменне механізму цеплавой дэградацыі HPMC мае вялікае значэнне для аптымізацыі яго прымянення і павышэння стабільнасці матэрыялу.
Час паведамлення: сакавік-28-2025