هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک ترکیب پلیمری محلول در آب غیر یونی است که با اصلاح شیمیایی سلولز طبیعی بدست می آید. این ماده به طور گسترده ای در صنایع غذایی ، دارو ، مواد آرایشی و ساخت و ساز به ویژه به عنوان یک چسب ، ضخیم کننده ، امولسیفایر و معلق در آماده سازی دارویی مورد استفاده قرار می گیرد. در فرآیند درخواست ، خصوصیات ویسکوزیته محلول آبی HPMC برای عملکرد آن در زمینه های مختلف بسیار مهم است.
1 ساختار و خواص هیدروکسی پروپیل متیل سلولز
ساختار مولکولی HPMC حاوی دو گروه جایگزین ، هیدروکسی پروپیل (-CH₂چوچ₃) و متیل (-och₃) ، که باعث می شود از حلالیت و توانایی اصلاح آب خوبی برخوردار باشد. زنجیره مولکولی HPMC دارای یک ساختار سفت و سخت خاص است ، اما همچنین می تواند یک ساختار شبکه سه بعدی در محلول آبی تشکیل دهد و در نتیجه افزایش ویسکوزیته ایجاد شود. وزن مولکولی ، نوع تعویض و درجه تعویض آن (به عنوان مثال ، میزان تعویض هیدروکسی پروپیل و متیل هر واحد) تأثیر مهمی در ویسکوزیته محلول دارد.
2. خصوصیات ویسکوزیته محلول آبی
خصوصیات ویسکوزیته محلول آبی HPMC با عواملی مانند غلظت ، وزن مولکولی ، دما و مقدار pH حلال ارتباط نزدیکی دارد. به طور کلی ، ویسکوزیته محلول آبی HPMC با افزایش غلظت آن افزایش می یابد. ویسکوزیته آن رفتار رئولوژیکی غیر نیونی را نشان می دهد ، یعنی با افزایش میزان برشی ، ویسکوزیته محلول به تدریج کاهش می یابد و یک پدیده نازک کننده برشی را نشان می دهد.
(1) اثر غلظت
بین ویسکوزیته محلول آبی HPMC و غلظت آن رابطه خاصی وجود دارد. با افزایش غلظت HPMC ، فعل و انفعالات مولکولی موجود در محلول آبی افزایش می یابد و گرفتاری و اتصال متقابل زنجیره های مولکولی افزایش می یابد و در نتیجه افزایش ویسکوزیته محلول ایجاد می شود. در غلظت های پایین تر ، ویسکوزیته محلول آبی HPMC با افزایش غلظت به صورت خطی افزایش می یابد ، اما در غلظت های بالاتر ، رشد ویسکوزیته محلول صاف است و به یک مقدار پایدار می رسد.
(2) تأثیر وزن مولکولی
وزن مولکولی HPMC به طور مستقیم بر ویسکوزیته محلول آبی آن تأثیر می گذارد. HPMC با وزن مولکولی بالاتر دارای زنجیره های مولکولی طولانی تر است و می تواند یک ساختار شبکه سه بعدی پیچیده تر در محلول آبی تشکیل دهد و در نتیجه ویسکوزیته بالاتر ایجاد شود. در مقابل ، HPMC با وزن مولکولی پایین تر از ساختار شبکه شل و ویسکوزیته پایین تر به دلیل زنجیره های مولکولی کوتاه تر برخوردار است. بنابراین ، هنگام استفاده ، انتخاب HPMC با وزن مولکولی مناسب برای دستیابی به اثر ویسکوزیته ایده آل بسیار مهم است.
(3) تأثیر دما
دما از عامل مهمی است که بر ویسکوزیته محلول آبی HPMC تأثیر می گذارد. با افزایش دما ، حرکت مولکول های آب شدت می یابد و ویسکوزیته محلول معمولاً کاهش می یابد. این امر به این دلیل است که وقتی دما افزایش می یابد ، آزادی زنجیره مولکولی HPMC افزایش می یابد و تعامل بین مولکول ها تضعیف می شود و از این طریق ویسکوزیته محلول را کاهش می دهد. با این حال ، پاسخ HPMC از دسته ها یا مارک های مختلف به دما نیز ممکن است متفاوت باشد ، بنابراین شرایط دما باید مطابق با الزامات کاربردی خاص تنظیم شود.
(4) تأثیر مقدار pH
HPMC خود یک ترکیب غیر یونی است و ویسکوزیته محلول آبی آن به تغییرات در pH حساس است. اگرچه HPMC خصوصیات ویسکوزیته نسبتاً پایدار را در محیط های اسیدی یا خنثی نشان می دهد ، حلالیت و ویسکوزیته HPMC در محیط های بسیار اسیدی یا قلیایی تحت تأثیر قرار می گیرد. به عنوان مثال ، در شرایط قوی اسید یا قلیایی قوی ، مولکول های HPMC ممکن است تا حدی تخریب شوند ، در نتیجه ویسکوزیته محلول آبی آن را کاهش می دهد.
3. تجزیه و تحلیل رئولوژیکی خصوصیات ویسکوزیته محلول آبی HPMC
رفتار رئولوژیکی محلول آبی HPMC معمولاً خصوصیات سیال غیر نیوتونی را نشان می دهد ، به این معنی که ویسکوزیته آن نه تنها با عواملی مانند غلظت محلول و وزن مولکولی بلکه به میزان برشی نیز مربوط می شود. به طور کلی ، با نرخ برشی پایین ، محلول آبی HPMC ویسکوزیته بالاتر را نشان می دهد ، در حالی که با افزایش میزان برشی ، ویسکوزیته کاهش می یابد. این رفتار "نازک شدن برشی" یا "نازک شدن برشی" نامیده می شود و در بسیاری از کاربردهای عملی بسیار مهم است. به عنوان مثال ، در زمینه های پوشش ، آماده سازی دارویی ، پردازش مواد غذایی و غیره ، ویژگی های نازک شدن برشی HPMC می تواند اطمینان حاصل کند که ویسکوزیته بالا در طول کاربردهای کم سرعت حفظ می شود و می تواند در شرایط برشی با سرعت بالا به راحتی جریان یابد.
4. سایر عوامل مؤثر بر ویسکوزیته محلول آبی HPMC
(1) تأثیر نمک
افزودن املاح نمک (مانند کلرید سدیم) می تواند ویسکوزیته محلول آبی HPMC را افزایش دهد. این امر به این دلیل است که نمک می تواند با تغییر قدرت یونی محلول ، تعامل بین مولکول ها را تقویت کند ، به طوری که مولکول های HPMC یک ساختار شبکه جمع و جور تر را تشکیل می دهند و از این طریق ویسکوزیته افزایش می یابد. با این حال ، تأثیر نوع نمک و غلظت ویسکوزیته نیز باید مطابق با شرایط خاص تنظیم شود.
(2) تأثیر سایر مواد افزودنی
افزودن مواد افزودنی دیگر (مانند سورفاکتانت ها ، پلیمرها و غیره) به محلول آبی HPMC نیز بر ویسکوزیته تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، سورفاکتانت ها ممکن است ویسکوزیته HPMC را کاهش دهند ، به ویژه هنگامی که غلظت سورفاکتانت زیاد باشد. علاوه بر این ، برخی از پلیمرها یا ذرات نیز می توانند با HPMC در تعامل باشند و خصوصیات رئولوژیکی محلول آن را تغییر دهند.
خصوصیات ویسکوزیتههیدروکسی پروپیل متیل سلولز محلول آبی تحت تأثیر عوامل بسیاری از جمله غلظت ، وزن مولکولی ، دما ، مقدار pH و غیره قرار می گیرد. محلول آبی HPMC معمولاً خواص رئولوژیکی غیر نیوتونی را نشان می دهد ، دارای خاصیت ضخیم و برش برشی است و به طور گسترده در زمینه های مختلف صنعتی و دارویی مورد استفاده قرار می گیرد. درک و تسلط بر این خصوصیات ویسکوزیته به بهینه سازی استفاده از HPMC در برنامه های مختلف کمک خواهد کرد. در کاربردهای عملی ، شرایط و فرآیند HPMC مناسب باید با توجه به نیازهای خاص برای به دست آوردن ویسکوزیته ایده آل و خصوصیات رئولوژیکی انتخاب شود.
زمان پست: مارس 01-2025