Hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) és un compost de polímer no soluble en aigua obtingut per la modificació química de la cel·lulosa natural. S'utilitza àmpliament en indústries d'aliments, medicaments, cosmètics i construccions, especialment com a agent adhesiu, espessidor, emulsionant i suspensió en preparacions farmacèutiques. En el procés de sol·licitud, les característiques de viscositat de la solució aquosa HPMC són crucials per al seu rendiment en diferents camps.
1. Estructura i propietats de la hidroxipropil metilcel·lulosa
L’estructura molecular de HPMC conté dos grups substituents, hidroxipropil (-CH₂Chohch₃) i metil (-oth₃), cosa que la fa tenir una bona solubilitat i capacitat de modificació d’aigua. La cadena molecular HPMC té una determinada estructura rígida, però també pot formar una estructura de xarxa tridimensional en solució aquosa, donant lloc a un augment de la viscositat. El seu pes molecular, el tipus de substituent i el grau de substitució (és a dir, el grau d’hidroxipropil i la substitució de metil de cada unitat) tenen una influència important en la viscositat de la solució.
2. Característiques de la viscositat de la solució aquosa
Les característiques de viscositat de la solució aquosa HPMC estan estretament relacionades amb factors com la concentració, el pes molecular, la temperatura i el valor de pH del dissolvent. Generalment, la viscositat de la solució aquosa HPMC augmenta amb l’augment de la seva concentració. La seva viscositat mostra un comportament reològic no newtonià, és a dir, a mesura que augmenta la taxa de cisalla, la viscositat de la solució disminueix gradualment, mostrant un fenomen d’aprimament de cisalla.
(1) Efecte de la concentració
Hi ha una certa relació entre la viscositat de la solució aquosa HPMC i la seva concentració. A mesura que la concentració de HPMC augmenta, es milloren les interaccions moleculars en la solució aquosa i augmenten l’enredament i la reticulació de les cadenes moleculars, donant lloc a un augment de la viscositat de la solució. A concentracions més baixes, la viscositat de la solució aquosa HPMC augmenta linealment amb l’augment de la concentració, però a concentracions més elevades, el creixement de la viscositat de la solució tendeix a ser pla i arriba a un valor estable.
(2) Efecte del pes molecular
El pes molecular de HPMC afecta directament la viscositat de la seva solució aquosa. El HPMC amb un pes molecular més elevat té cadenes moleculars més llargues i pot formar una estructura de xarxa tridimensional més complexa en la solució aquosa, donant lloc a una viscositat més elevada. En canvi, l’HPMC amb un pes molecular inferior té una estructura de xarxa més solta i una viscositat inferior a causa de les seves cadenes moleculars més curtes. Per tant, quan s’aplica, és molt important triar HPMC amb un pes molecular adequat per aconseguir l’efecte de viscositat ideal.
(3) Efecte de la temperatura
La temperatura és un factor important que afecta la viscositat de la solució aquosa de HPMC. A mesura que la temperatura augmenta, el moviment de les molècules d’aigua s’intensifica i la viscositat de la solució sol disminuir. Això es deu al fet que quan la temperatura puja, la llibertat de la cadena molecular HPMC augmenta i la interacció entre molècules es debilita, reduint així la viscositat de la solució. No obstant això, la resposta de HPMC de diferents lots o marques a la temperatura també pot variar, de manera que les condicions de temperatura han de ser ajustades segons els requisits específics d'aplicació.
(4) Efecte del valor de pH
El propi HPMC és un compost no iònic i la viscositat de la seva solució aquosa és sensible als canvis de pH. Tot i que HPMC presenta característiques de viscositat relativament estables en ambients àcids o neutres, la solubilitat i la viscositat de HPMC es veuran afectades en ambients extremadament àcids o alcalins. Per exemple, en un àcid fort o condicions alcalines fortes, les molècules HPMC es poden degradar parcialment, reduint així la viscositat de la seva solució aquosa.
3. Anàlisi reològica de les característiques de la viscositat de la solució aquosa de HPMC
El comportament reològic de la solució aquosa HPMC sol mostrar característiques de fluids no newtonies, cosa que significa que la seva viscositat no només està relacionada amb factors com la concentració de solucions i el pes molecular, sinó també amb la taxa de cisalla. En general, a baixes taxes de cisalla, la solució aquosa de HPMC mostra una viscositat més elevada, mentre que a mesura que augmenta la taxa de cisalla, la viscositat disminueix. Aquest comportament s’anomena “aprimament de cisalla” o “aprimament de cisalla” i és molt important en moltes aplicacions pràctiques. Per exemple, als camps dels recobriments, preparacions farmacèutiques, processament d’aliments, etc., les característiques d’aprimament de cisalla de l’HPMC poden assegurar que es mantingui una alta viscositat durant aplicacions de baixa velocitat i que puguin fluir més fàcilment en condicions de cisalla d’alta velocitat.
4. Altres factors que afecten la viscositat de la solució aquosa de HPMC
(1) Efecte de la sal
L’addició de soluts de sal (com el clorur de sodi) pot augmentar la viscositat de la solució aquosa HPMC. Això és degut a que la sal pot millorar la interacció entre molècules canviant la força iònica de la solució, de manera que les molècules HPMC formen una estructura de xarxa més compacta, augmentant així la viscositat. No obstant això, l'efecte del tipus de sal i la concentració sobre la viscositat també s'ha d'ajustar segons circumstàncies específiques.
(2) Efecte d'altres additius
Afegir altres additius (com ara tensioactius, polímers, etc.) a la solució aquosa de HPMC també afectarà la viscositat. Per exemple, els tensioactius poden reduir la viscositat de HPMC, sobretot quan la concentració de tensioactiu és alta. A més, certs polímers o partícules també poden interactuar amb HPMC i canviar les propietats reològiques de la seva solució.
Les característiques de viscositat dehidroxipropil metilcellulosa La solució aquosa es veu afectada per molts factors, incloent concentració, pes molecular, temperatura, valor de pH, etc. La solució aquosa HPMC sol presentar propietats reològiques no newtonianes, té un bon espessiment i propietats d’aprimament de cisalla i s’utilitza àmpliament en diversos camps industrials i farmacèutics. Comprendre i dominar aquestes característiques de viscositat ajudarà a optimitzar l’ús de HPMC en diferents aplicacions. En aplicacions pràctiques, el tipus HPMC adequat i les condicions del procés han de ser seleccionats segons les necessitats específiques per obtenir viscositat ideal i propietats reològiques.
Post Horari: 01 de març de 2015