A hidroxipropil metilcelulosa (HPMC) é un importante derivado de éter de celulosa que foi moi utilizado en moitos campos industriais debido ás súas propiedades físicas e químicas únicas. As súas propiedades de viscosidade son unha das propiedades máis importantes do HPMC, afectando directamente o seu rendemento en diversas aplicacións.
1. Propiedades básicas de HPMC
O HPMC é un éter de celulosa non iónica obtido substituíndo parte dos grupos hidroxilo (–OH) na molécula de celulosa por grupos metoxi (–OCH3) e grupos hidroxipropilo (–OCH2CH (OH) CH3). Ten unha boa solubilidade na auga e algúns disolventes orgánicos, formando solucións coloides transparentes. A viscosidade do HPMC está determinada principalmente polo seu peso molecular, o grao de substitución (DS, o grao de substitución) e a distribución substituínte.
2. Determinación da viscosidade do HPMC
A viscosidade das solucións HPMC normalmente mídese usando un viscométer rotativo ou un viscoter capilar. Ao medir, cómpre prestar atención á concentración, temperatura e taxa de cizalladura da solución, xa que estes factores poden afectar significativamente o valor da viscosidade.
Concentración da solución: a viscosidade do HPMC aumenta co aumento da concentración de solucións. Cando a concentración de solución HPMC é menor, a interacción entre moléculas é máis débil e a viscosidade é menor. A medida que a concentración aumenta, o enredamento e a interacción entre moléculas aumenta, provocando un aumento significativo da viscosidade.
Temperatura: a viscosidade das solucións HPMC é moi sensible á temperatura. Xeralmente, a medida que aumenta a temperatura, a viscosidade da solución HPMC diminuirá. Isto débese ao aumento da temperatura que conduce ao aumento do movemento molecular e ás interaccións intermoleculares debilitadas. Cómpre sinalar que o HPMC con diferentes graos de substitución e peso molecular teñen unha sensibilidade diferente á temperatura.
Taxa de cizalla: as solucións HPMC presentan un comportamento pseudoplástico (adelgazamento de cizalladura), é dicir, a viscosidade é maior a baixas taxas de cizallamento e diminúe a altas taxas de cizallamento. Este comportamento débese a forzas de cizallamento que aliñan as cadeas moleculares ao longo da dirección do cizallamento, reducindo así os enredos e as interaccións entre moléculas.
3. Factores que afectan a viscosidade do HPMC
Peso molecular: o peso molecular do HPMC é un dos factores clave que determinan a súa viscosidade. En xeral, canto maior sexa o peso molecular, maior será a viscosidade da solución. Isto débese a que as moléculas de HPMC con alto peso molecular son máis propensas a formar redes enredadas, aumentando así a fricción interna da solución.
Grao de substitución e distribución de substituíntes: o número e a distribución de metoxi e substituíntes hidroxipropilo en HPMC tamén afectan a súa viscosidade. Xeralmente, canto maior sexa o grao de substitución de metoxi (DS), menor será a viscosidade do HPMC, porque a introdución de substituíntes metoxi reducirá a forza de unión de hidróxeno entre moléculas. A introdución de substituíntes hidroxipropilo aumentará as interaccións intermoleculares, aumentando así a viscosidade. Ademais, a distribución uniforme de substituíntes axuda a formar un sistema de solucións estable e a aumentar a viscosidade da solución.
Valor de pH da solución: aínda que o HPMC é un polímero non iónico e a súa viscosidade non é sensible aos cambios no valor de pH da solución, os valores de pH extremos (moi ácidos ou moi alcalinos) poden causar degradación da estrutura molecular de HPMC, afectando así a viscosidade.
4. Campos de aplicación de HPMC
Debido ás súas excelentes características de viscosidade, o HPMC é amplamente utilizado en moitos campos:
Materiais de construción: Nos materiais de construción, o HPMC úsase como engrosamento e axente de retención de auga para mellorar o rendemento da construción e aumentar a resistencia á fisura.
Industria farmacéutica: na industria farmacéutica, o HPMC úsase como ligante para tabletas, axente formador de películas para cápsulas e transportista para drogas de liberación sostida.
Industria alimentaria: HPMC úsase como espesante e estabilizador na industria alimentaria para a produción de xeados, marmelada e produtos lácteos.
Produtos químicos diarios: nos produtos químicos diarios, o HPMC úsase como espesante e estabilizador para a produción de xampú, xel de ducha, pasta de dentes, etc.
As características de viscosidade do HPMC son a base do seu excelente rendemento en diversas aplicacións. Ao controlar o peso molecular, o grao de substitución e as condicións de solución de HPMC, a súa viscosidade pode axustarse para satisfacer as necesidades de aplicación diferentes. No futuro, a investigación en profundidade sobre a relación entre a estrutura molecular HPMC e a viscosidade axudarán a desenvolver produtos HPMC cun mellor rendemento e ampliar aínda máis os seus campos de aplicación.
Tempo de publicación: xul-20-2024