Hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC) je neionická vodo-rozpustná polymerní sloučenina získaná chemickou modifikací přírodní celulózy. Je široce používán v potravinářském, medicíně, kosmetickém a stavebním průmyslu, zejména jako adhezivní, zahušťovadlo, emulgátor a suspenzní činidlo ve farmaceutických přípravcích. V procesu aplikace jsou charakteristiky viskozity vodného roztoku HPMC zásadní pro jeho výkon v různých oborech.
1. Struktura a vlastnosti hydroxypropylmethylcelulózy
Molekulární struktura HPMC obsahuje dvě substituentní skupiny, hydroxypropyl (-ch₂Chohch₃) a methyl (-och₃), což způsobuje, že má dobrou rozpustnost a modifikační schopnost. Molekulární řetězec HPMC má určitou tuhou strukturu, ale může také tvořit trojrozměrnou síťovou strukturu ve vodném roztoku, což vede ke zvýšení viskozity. Jeho molekulová hmotnost, typ substituentu a stupeň substituce (tj. Stupeň hydroxypropylu a methyl substituce každé jednotky) mají důležitý vliv na viskozitu roztoku.
2. charakteristiky viskozity vodného roztoku
Charakteristiky viskozity vodného roztoku HPMC úzce souvisí s faktory, jako je koncentrace, molekulová hmotnost, teplota a hodnota pH rozpouštědla. Obecně se viskozita vodného roztoku HPMC zvyšuje se zvýšením jeho koncentrace. Jeho viskozita ukazuje nenewtonovské reologické chování, tj. Jak se smyková rychlost zvyšuje, viskozita roztoku se postupně snižuje, což ukazuje na jev střihového ředění.
(1) Účinek koncentrace
Existuje určitý vztah mezi viskozitou vodného roztoku HPMC a jeho koncentrací. Jak se koncentrace HPMC zvyšuje, molekulární interakce ve vodném roztoku se zvyšují a zvyšuje se zapletení a zesítění molekulárních řetězců, což vede ke zvýšení viskozity roztoku. Při nižších koncentracích se viskozita HPMC vodného roztoku lineárně zvyšuje se zvyšováním koncentrace, ale při vyšších koncentracích má růst viskozity tendenci být plochý a dosahuje stabilní hodnoty.
(2) Účinek molekulové hmotnosti
Molekulová hmotnost HPMC přímo ovlivňuje viskozitu jeho vodného roztoku. HPMC s vyšší molekulovou hmotností má delší molekulární řetězce a ve vodném roztoku může tvořit složitější trojrozměrnou síťovou strukturu, což vede k vyšší viskozitě. Naproti tomu HPMC s nižší molekulovou hmotností má volnější síťovou strukturu a nižší viskozitu díky svým kratším molekulárním řetězcům. Proto je při aplikaci velmi důležité zvolit HPMC s vhodnou molekulovou hmotností k dosažení ideálního efektu viskozity.
(3) Vliv teploty
Teplota je důležitým faktorem ovlivňujícím viskozitu vodného roztoku HPMC. Jak se teplota zvyšuje, pohyb molekul vody se zesiluje a viskozita roztoku se obvykle snižuje. Je tomu tak proto, že když teplota stoupá, zvyšuje se svoboda molekulárního řetězce HPMC a interakce mezi molekulami oslabuje, čímž se snižuje viskozita roztoku. Reakce HPMC z různých šarží nebo značek na teplotu se však může také lišit, takže teplotní podmínky je třeba upravit podle specifických požadavků na aplikaci.
(4) Vliv hodnoty pH
Samotná HPMC je neiontová sloučenina a viskozita jeho vodného roztoku je citlivá na změny pH. Ačkoli HPMC vykazuje relativně stabilní charakteristiky viskozity v kyselém nebo neutrálním prostředí, rozpustnost a viskozita HPMC bude ovlivněna v extrémně kyselém nebo alkalickém prostředí. Například za silné kyseliny nebo silné alkalické podmínky mohou být molekuly HPMC částečně degradovány, čímž se sníží viskozita jeho vodného roztoku.
3. Rheologická analýza charakteristik viskozity vodného roztoku HPMC
Rheologické chování vodného roztoku HPMC obvykle vykazuje nenewtonovské tekutiny, což znamená, že jeho viskozita souvisí pouze s faktory, jako je koncentrace roztoku a molekulová hmotnost, ale také s rychlostí smyku. Obecně lze říci, že při nízkých rychlostech smyku vykazuje vodný roztok HPMC vyšší viskozitu, zatímco se smykovým rychlostí se viskozita snižuje. Toto chování se nazývá „smykové ztenčení“ nebo „smykové ztenčení“ a je velmi důležité v mnoha praktických aplikacích. Například v polích povlaků, farmaceutických přípravků, zpracování potravin atd. Smykové ztenčování HPMC mohou zajistit, aby byla vysoká viskozita udržována během nízkorychlostních aplikací a může snadněji proudit za podmínek s vysokou rychlostí smyku.
4. Další faktory ovlivňující viskozitu vodného roztoku HPMC
(1) Účinek soli
Přidání solných solutů (jako je chlorid sodný) může zvýšit viskozitu vodného roztoku HPMC. Je to proto, že sůl může zvýšit interakci mezi molekulami změnou iontové síly roztoku, takže molekuly HPMC tvoří kompaktnější strukturu sítě, čímž se zvyšuje viskozita. Účinek typu a koncentrace soli na viskozitu však musí být také upraven podle konkrétních okolností.
(2) Účinek jiných přísad
Přidání dalších přísad (jako jsou povrchově aktivní látky, polymery atd.) K vodnému roztoku HPMC také ovlivní viskozitu. Například povrchově aktivní látky mohou snížit viskozitu HPMC, zejména pokud je koncentrace povrchově aktivní látky vysoká. Kromě toho mohou některé polymery nebo částice také interagovat s HPMC a změnit reologické vlastnosti jeho roztoku.
Charakteristiky viskozityHydroxypropylmethylcelulóza Vodný roztok je ovlivněn mnoha faktory, včetně koncentrace, molekulové hmotnosti, teploty, hodnoty pH atd. Vodný roztok HPMC obvykle vykazuje nenewtonovské reologické vlastnosti, má dobré zahušťování a smykové ztenčení a je široce používán v různých průmyslových a farmaceutických polích. Pochopení a zvládnutí těchto charakteristik viskozity pomůže optimalizovat použití HPMC v různých aplikacích. V praktických aplikacích by měl být vybrán příslušný typ HPMC a procesní podmínky podle specifických potřeb k získání ideální viskozity a reologických vlastností.
Čas příspěvku: Mar-01-2025