La hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) és un important derivat de èter de cel·lulosa que ha estat àmpliament utilitzat en molts camps industrials per les seves propietats físiques i químiques úniques. Les seves propietats de viscositat són una de les propietats més importants de l’HPMC, afectant directament el seu rendiment en diverses aplicacions.
1. Propietats bàsiques de HPMC
L’HPMC és un èter de cel·lulosa no iònic obtingut en substituir part dels grups hidroxil (–OH) a la molècula de cel·lulosa amb grups de metoxi (–OCH3) i grups d’hidroxipropil (–OCH2CH (OH) CH3). Té una bona solubilitat en l’aigua i alguns dissolvents orgànics, formant solucions col·loïdals transparents. La viscositat de HPMC es determina principalment pel seu pes molecular, el grau de substitució (DS, el grau de substitució) i la distribució de substituents.
2. Determinació de la viscositat de HPMC
La viscositat de les solucions HPMC es mesura generalment mitjançant un viscometer rotatiu o un viscometer capil·lar. Quan es mesura, cal prestar atenció a la concentració, la temperatura i la taxa de cisalla de la solució, ja que aquests factors poden afectar significativament el valor de la viscositat.
Concentració de solució: La viscositat de HPMC augmenta amb l’augment de la concentració de solució. Quan la concentració de solució HPMC és menor, la interacció entre molècules és més feble i la viscositat és menor. A mesura que la concentració augmenta, l’enredament i la interacció entre molècules augmenta, provocant un augment significatiu de la viscositat.
Temperatura: La viscositat de les solucions HPMC és molt sensible a la temperatura. Generalment, a mesura que augmenta la temperatura, la viscositat de la solució HPMC disminuirà. Això es deu a l’augment de la temperatura que comporta un augment del moviment molecular i es va debilitar les interaccions intermoleculars. Cal destacar que HPMC amb diferents graus de substitució i pes molecular té una sensibilitat diferent a la temperatura.
Velocitat de cisalla: Les solucions HPMC presenten un comportament pseudoplàstic (aprimament de cisalla), és a dir, la viscositat és més elevada a taxes de cisalla baixes i disminueix a les taxes de cisalla elevades. Aquest comportament es deu a les forces de cisalla que alineen les cadenes moleculars al llarg de la direcció de cisalla, reduint així enredaments i interaccions entre molècules.
3. Factors que afecten la viscositat de HPMC
Pes molecular: El pes molecular de HPMC és un dels factors clau que determinen la seva viscositat. En general, com més gran és el pes molecular, més gran és la viscositat de la solució. Això es deu al fet que les molècules HPMC amb un pes molecular elevat són més propenses a formar xarxes enredades, augmentant així la fricció interna de la solució.
Grau de substitució i distribució de substituents: el nombre i la distribució de substituents de metoxi i hidroxipropil en HPMC també afecten la seva viscositat. Generalment, com més gran sigui el grau de substitució de metoxi (DS), més baixa és la viscositat de l’HPMC, perquè la introducció de substituents de metoxi reduirà la força d’enllaç d’hidrogen entre molècules. La introducció de substituents hidroxipropil augmentarà les interaccions intermoleculars, augmentant així la viscositat. A més, la distribució uniforme dels substituents ajuda a formar un sistema de solucions estable i a augmentar la viscositat de la solució.
Valor de pH de la solució: Tot i que HPMC és un polímer no iònic i la seva viscositat no és sensible als canvis en el valor de pH de la solució, els valors de pH extrems (molt àcids o molt alcalins) poden causar degradació de l'estructura molecular de HPMC, afectant així la viscositat.
4. Camps d'aplicació de HPMC
A causa de les seves excel·lents característiques de viscositat, l’HPMC s’utilitza àmpliament en molts camps:
Materials de construcció: En materials de construcció, HPMC s’utilitza com a agent de retenció d’aigua i d’espessidor per millorar el rendiment de la construcció i augmentar la resistència a les fissures.
Indústria farmacèutica: a la indústria farmacèutica, HPMC s’utilitza com a aglutinant per a tauletes, agent formador de pel·lícules per a càpsules i transportista per a fàrmacs amb alliberament sostingut.
Indústria alimentària: HPMC s’utilitza com a espessidor i estabilitzador en la indústria alimentària per a la producció de gelats, gelea i productes lactis.
Productes químics diaris: En productes químics diaris, HPMC s’utilitza com a espessidor i estabilitzador per a la producció de xampú, gel de dutxa, pasta de dents, etc.
Les característiques de viscositat de HPMC són la base del seu excel·lent rendiment en diverses aplicacions. En controlar el pes molecular, el grau de substitució i les condicions de solució de HPMC, la seva viscositat es pot ajustar per satisfer les diferents necessitats d'aplicació. En el futur, la investigació en profunditat sobre la relació entre l’estructura molecular HPMC i la viscositat ajudaran a desenvolupar productes HPMC amb un millor rendiment i ampliar encara més els seus camps d’aplicació.
Posada a l'hora: JUL-20-2024