Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC) on mitteioonne vees lahustuv polümeerühend, mis on saadud loodusliku tselluloosi keemilise modifikatsiooni teel. Seda kasutatakse laialdaselt toidu-, ravimi-, kosmeetika- ja ehitustööstuses, eriti liimi, paksendaja, emulgaatorina ja suspendeeriva ainena farmaatsiapreparaatides. Taotlusprotsessis on HPMC vesilahuse viskoossuse omadused selle jõudluse jaoks erinevates valdkondades üliolulised.
1. Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi struktuur ja omadused
HPMC molekulaarstruktuur sisaldab kahte asendatavat rühma, hüdroksüpropüül (-h₂Chohch₃) ja metüül (-och₃), mis muudab selle hea vee lahustuvuse ja modifitseerimise võimeks. HPMC molekulaarse ahelaga on teatud jäik struktuur, kuid see võib vesilahuses moodustada ka kolmemõõtmelise võrgustruktuuri, mille tulemuseks on viskoossuse suurenemine. Selle molekulmass, asendusliik ja asendusaste (st iga üksuse hüdroksüpropüül- ja metüülsendumise aste) mõjutavad olulist lahuse viskoossust.
2. vesilahuse viskoossuse omadused
HPMC vesilahuse viskoossuse omadused on tihedalt seotud selliste teguritega nagu lahusti kontsentratsioon, molekulmass, temperatuur ja pH väärtus. Üldiselt suureneb HPMC vesilahuse viskoossus koos selle kontsentratsiooni suurenemisega. Selle viskoossus näitab mitte-Newtoni reoloogilist käitumist, see tähendab, et nihkekiiruse suurenedes väheneb lahuse viskoossus järk-järgult, näidates nihkevedeldavat nähtust.
(1) Kontsentratsiooni mõju
HPMC vesilahuse viskoossuse ja selle kontsentratsiooni vahel on teatav seos. Kui HPMC kontsentratsioon suureneb, paranevad vesilahuse molekulaarsed interaktsioonid ning molekulaarsete ahelate takerdumine ja ristsidumine suureneb, mille tulemuseks on lahuse viskoossuse suurenemine. Madalamatel kontsentratsioonidel suureneb HPMC vesilahuse viskoossus kontsentratsiooni suurenemisega lineaarselt, kuid suurema kontsentratsiooni korral kipub lahuse viskoossuse kasv olema tasane ja saavutab stabiilse väärtuse.
(2) molekulmassi mõju
HPMC molekulmass mõjutab otseselt selle vesilahuse viskoossust. Suurema molekulmassiga HPMC-l on pikemad molekulaarsed ahelad ja see võib moodustada vesilahuses keerukama kolmemõõtmelise võrgustruktuuri, mille tulemuseks on suurem viskoossus. Seevastu madalama molekulmassiga HPMC -l on lühemate molekulaarsete ahelate tõttu lõdvem võrgu struktuur ja madalam viskoossus. Seetõttu on rakendamisel väga oluline valida ideaalse viskoossuse efekti saavutamiseks sobiva molekulmassiga HPMC.
(3) temperatuuri mõju
Temperatuur on oluline tegur, mis mõjutab HPMC vesilahuse viskoossust. Temperatuuri tõustes intensiivistub veemolekulide liikumine ja lahuse viskoossus tavaliselt väheneb. Selle põhjuseks on asjaolu, et temperatuuri tõustes suureneb HPMC molekulaarse ahela vabadus ja molekulide koostoime nõrgeneb, vähendades sellega lahuse viskoossust. Kuid HPMC reageerimine erinevatest partiidest või kaubamärkidest temperatuurile võib samuti erineda, seetõttu tuleb temperatuuri tingimusi reguleerida vastavalt konkreetsetele rakendusnõuetele.
(4) pH väärtuse mõju
HPMC ise on mitteioonne ühend ja selle vesilahuse viskoossus on pH muutuste suhtes tundlik. Ehkki HPMC -l on happelises või neutraalsetes keskkondades suhteliselt stabiilsed viskoossuse omadused, mõjutab HPMC lahustuvust ja viskoossust äärmiselt happelises või aluselises keskkonnas. Näiteks tugeva happe või tugeva aluselise tingimustes võivad HPMC molekulid osaliselt laguneda, vähendades sellega selle vesilahuse viskoossust.
3. HPMC vesilahuse viskoossuse omaduste reoloogiline analüüs
HPMC vesilahuse reoloogiline käitumine näitab tavaliselt mitte-Newtoni vedeliku omadusi, mis tähendab, et selle viskoossus ei ole seotud ainult selliste teguritega nagu lahuse kontsentratsioon ja molekulmass, vaid ka nihkekiirus. Üldiselt näitab HPMC vesilahuse madalal nihkekiirusel suuremat viskoossust, samas kui nihkekiiruse suurenedes väheneb viskoossus. Seda käitumist nimetatakse "nihkevedeldamiseks" või "nihkevedeldamiseks" ja see on paljudes praktilistes rakendustes väga oluline. Näiteks kattekihi, farmaatsiapreparaatide, toidu töötlemise jms valdkondades võivad HPMC nihkehubivad omadused tagada, et madala kiirusega rakenduste ajal säilitatakse suur viskoossus ja see võib hõlpsamini voolata kiiretes nihketingimustes.
4. Muud tegurid, mis mõjutavad HPMC vesilahuse viskoossust
(1) soola mõju
Soolalahustite (näiteks naatriumkloriid) lisamine võib suurendada HPMC vesilahuse viskoossust. Selle põhjuseks on asjaolu, et sool võib parandada molekulide vahelist interaktsiooni, muutes lahuse ioontugevust, nii et HPMC molekulid moodustavad kompaktsema võrgustruktuuri, suurendades sellega viskoossust. Soolatüübi ja kontsentratsiooni mõju viskoossusele tuleb siiski kohandada vastavalt konkreetsetele asjaoludele.
(2) muude lisaainete mõju
Viskoossust mõjutab ka muude lisaainete (näiteks pindaktiivsete ainete, polümeeride jms) lisamine HPMC vesilahusele. Näiteks võivad pindaktiivsed ained vähendada HPMC viskoossust, eriti kui pindaktiivse aine kontsentratsioon on kõrge. Lisaks saavad teatud polümeerid või osakesed suhelda ka HPMC -ga ja muuta selle lahuse reoloogilisi omadusi.
Viskoossuse omadusedhüdroksüpropüülmetüülselluloos Vesilahust mõjutavad paljud tegurid, sealhulgas kontsentratsioon, molekulmass, temperatuur, pH väärtus jne. HPMC vesilahuses on tavaliselt mitte-Newtoni reoloogilised omadused, sellel on head paksenemis- ja nihkehahutavad omadused ning seda kasutatakse laialdaselt erinevates tööstuslikes ja farmaatsiaväljades. Nende viskoossuse omaduste mõistmine ja omandamine aitab optimeerida HPMC kasutamist erinevates rakendustes. Praktilistes rakendustes tuleks ideaalse viskoossuse ja reoloogiliste omaduste saamiseks valida sobivad HPMC tüübid ja protsessitingimused vastavalt konkreetsetele vajadustele.
Postiaeg: märts 01-2025