באיזו טמפרטורה תתפרק HPMC?

Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) הוא חומר פולימרי מסיס במים בשימוש נרחב ברפואה, מזון, בנייה ותחומים אחרים. יש לו יציבות תרמית טובה, אך הוא עדיין עלול להתקלקל בטמפרטורה גבוהה. טמפרטורת הפירוק של HPMC מושפעת בעיקר מהמבנה המולקולרי שלו, תנאי הסביבה (כגון לחות, ערך pH) ומזמן החימום.

טמפרטורת השפלה של HPMC

השפלה התרמית של HPMC מתחילה להופיע בדרך כלל מעל 200℃, ופירוק ברור יתרחש בין 250℃-300℃. ספציפית:

מתחת ל-100℃: HPMC מציג בעיקר אידוי מים ושינויים בתכונות הפיזיקליות, ולא מתרחשת השפלה.

100℃-200℃: HPMC עלול לגרום לחמצון חלקי עקב עליית טמפרטורה מקומית, אך הוא יציב בסך הכל.

200℃-250℃: HPMC מראה בהדרגה השפלה תרמית, המתבטאת בעיקר כשבר מבני ושחרור של חומרים נדיפים מולקולריים קטנים.

250℃-300℃: HPMC עובר פירוק ברור, הצבע הופך כהה יותר, מולקולות קטנות כמו מים, מתנול, חומצה אצטית משתחררות ומתרחשת פחמול.

מעל 300℃: HPMC מתפרק במהירות ומתפחם, וחלק מהחומרים האנאורגניים נשארים בסופו של דבר.

גורמים המשפיעים על פירוק HPMC

משקל מולקולרי ומידת ההחלפה

כאשר המשקל המולקולרי של HPMC גדול, עמידות החום שלו בדרך כלל גבוהה.

מידת ההחלפה של קבוצות מתוקסי והידרוקסיפרופוקס תשפיע על היציבות התרמית שלה. HPMC עם דרגת החלפה גבוהה יותר מתכלה בקלות רבה יותר בטמפרטורות גבוהות.

גורמים סביבתיים

לחות: ל-HPMC יש היגרוסקופיות חזקה, ולחות עלולה להאיץ את הפירוק שלה בטמפרטורות גבוהות.

ערך pH: HPMC רגיש יותר להידרוליזה ופירוק בתנאי חומצה או אלקליים חזקים.

זמן חימום

חימום ל-250℃לזמן קצר עלול לא להתפרק לחלוטין, בעוד ששמירה על טמפרטורה גבוהה במשך זמן רב תאיץ את תהליך הפירוק.

תוצרי פירוק של HPMC

HPMC מופק בעיקר מתאית, ותוצרי הפירוק שלה דומים לתאית. במהלך תהליך החימום עלולים להשתחרר הדברים הבאים:

אדי מים (מקבוצות הידרוקסיל)

מתנול, אתנול (מקבוצות מתוקסי והידרוקסיפוקסי)

חומצה אצטית (מתוצרי פירוק)

תחמוצות פחמן (CO, CO₂, המיוצר על ידי בעירה של חומר אורגני)

כמות קטנה של שאריות קולה

עמידות בחום ליישום של HPMC

למרות ש- HPMC תתפרק בהדרגה מעל 200℃, הוא בדרך כלל אינו חשוף לטמפרטורות כה גבוהות ביישומים בפועל. לְדוּגמָה:

תעשיית התרופות: HPMC משמש בעיקר לציפוי טבליות וחומרי שחרור מושהה, המופעלים בדרך כלל ב-60℃-80℃, שהוא נמוך בהרבה מטמפרטורת הפירוק שלו.

תעשיית המזון: HPMC יכול לשמש כחומר מעבה או מתחלב, וטמפרטורת השימוש הקונבנציונלית היא בדרך כלל לא יותר מ-100℃.

תעשיית הבנייה: HPMC משמש כמעבה מלט וטיט, וטמפרטורת הבנייה בדרך כלל אינה עולה על 80℃, ולא תתרחש השפלה.

HPMC מתחיל להתפרק תרמית מעל 200℃, מתפרק באופן משמעותי בין 250℃-300℃, ומתפחם במהירות מעל 300℃. ביישומים מעשיים, יש להימנע מחשיפה ארוכת טווח לסביבת טמפרטורה גבוהה כדי לשמור על הביצועים היציבים שלה.