Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je polimerni materijal topiv u vodi koji se široko koristi u medicini, hrani, građevinarstvu i drugim područjima. Ima dobru toplinsku stabilnost, ali se ipak može razgraditi pod visokom temperaturom. Na temperaturu razgradnje HPMC-a uglavnom utječu njegova molekularna struktura, uvjeti okoline (kao što su vlažnost, pH vrijednost) i vrijeme zagrijavanja.
Temperatura razgradnje HPMC
Toplinska degradacija HPMC obično se počinje pojavljivati iznad 200℃, a očita dekompozicija će se dogoditi između 250℃-300℃. Posebno:
Ispod 100℃: HPMC uglavnom pokazuje isparavanje vode i promjene fizičkih svojstava, a ne dolazi do degradacije.
100℃-200℃: HPMC može uzrokovati djelomičnu oksidaciju zbog lokalnog povećanja temperature, ali je općenito stabilan.
200℃-250℃: HPMC postupno pokazuje toplinsku degradaciju, koja se uglavnom očituje kao strukturni lom i oslobađanje malih molekularnih hlapljivih tvari.
250℃-300℃: HPMC se podvrgava očitoj razgradnji, boja postaje tamnija, oslobađaju se male molekule poput vode, metanola, octene kiseline i dolazi do karbonizacije.
Iznad 300℃: HPMC se brzo razgrađuje i karbonizira, a neke anorganske tvari ostaju na kraju.
Čimbenici koji utječu na razgradnju HPMC
Molekulska težina i stupanj supstitucije
Kada je molekularna težina HPMC velika, njegova toplinska otpornost je obično visoka.
Stupanj supstitucije metoksi i hidroksipropoksi skupina utjecat će na njegovu toplinsku stabilnost. HPMC s višim stupnjem supstitucije lakše se razgrađuje na visokim temperaturama.
Čimbenici okoline
Vlažnost: HPMC ima jaku higroskopnost, a vlaga može ubrzati njegovu razgradnju na visokim temperaturama.
pH vrijednost: HPMC je osjetljiviji na hidrolizu i razgradnju pod jakim kiselim ili alkalijskim uvjetima.
Vrijeme zagrijavanja
Grijanje na 250℃kratkotrajno se možda neće potpuno razgraditi, dok će održavanje visoke temperature dulje vrijeme ubrzati proces razgradnje.
Produkti razgradnje HPMC
HPMC se uglavnom dobiva iz celuloze, a produkti njegove razgradnje slični su celulozi. Tijekom procesa zagrijavanja može se osloboditi sljedeće:
Vodena para (iz hidroksilnih skupina)
Metanol, etanol (od metoksi i hidroksipropoksi skupina)
Octena kiselina (iz produkata raspadanja)
Ugljikovi oksidi (CO, CO₂, nastaje izgaranjem organske tvari)
Mala količina ostatka koksa
Otpornost HPMC-a na toplinu primjene
Iako će HPMC postupno degradirati iznad 200℃, obično nije izložen tako visokim temperaturama u stvarnim primjenama. Na primjer:
Farmaceutska industrija: HPMC se uglavnom koristi za oblaganje tableta i sredstva za produljeno otpuštanje, obično radi na 60℃-80℃, što je mnogo niže od njegove temperature razgradnje.
Prehrambena industrija: HPMC se može koristiti kao zgušnjivač ili emulgator, a konvencionalna temperatura uporabe obično nije viša od 100℃.
Građevinska industrija: HPMC se koristi kao zgušnjivač cementa i morta, a temperatura gradnje općenito ne prelazi 80℃, i neće doći do degradacije.
HPMC počinje se termički razgrađivati iznad 200℃, značajno se razgrađuje između 250℃-300℃, i brzo karbonizira iznad 300℃. U praktičnim primjenama treba izbjegavati dugotrajnu izloženost okolišu visoke temperature kako bi se održala njegova stabilna izvedba.
Vrijeme objave: 3. travnja 2025