Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC) הוא תרכובת פולימרית מסיסה במים לא יונית המתקבלת על ידי שינוי כימי של תאית טבעית. הוא נמצא בשימוש נרחב בתעשיות מזון, רפואה, קוסמטיקה ובנייה, במיוחד כדבק, מעבה, תחליב וחומר מתלה בתכשירים תרופתיים. בתהליך היישום, מאפייני הצמיגות של פיתרון מימי HPMC הם מכריעים לביצועיו בתחומים שונים.
1. מבנה ותכונותיו של הידרוקסיפרופיל מתיל -סלולוזה
המבנה המולקולרי של HPMC מכיל שתי קבוצות תחליפים, הידרוקסיפרופיל (-Ch₂צ'וחץ '₃) ומתיל (-och₃), מה שהופך את זה להיות בעל מסיסות מים טובה ויכולת שינוי. לשרשרת המולקולרית של HPMC יש מבנה נוקשה מסוים, אך היא יכולה גם ליצור מבנה רשת תלת ממדי בתמיסה מימית, וכתוצאה מכך עלייה בצמיגות. משקלו המולקולרי, סוג החלפתם ומידת ההחלפה (כלומר, מידת החלפת ההידרוקסיפרופיל והמתיל של כל יחידה) משפיעים על צמיגות הפיתרון.
2. מאפייני צמיגות של תמיסה מימית
מאפייני הצמיגות של תמיסה מימית HPMC קשורים קשר הדוק לגורמים כמו הריכוז, המשקל המולקולרי, הטמפרטורה וערך ה- pH של הממס. באופן כללי, הצמיגות של תמיסה מימית HPMC עולה עם עליית הריכוז שלו. צמיגותו מראה על התנהגות ריאולוגית לא ניוטונית, כלומר ככל שקצב הגזירה גדל, צמיגות הפיתרון פוחתת בהדרגה, ומציגה תופעה דלילה של גזירה.
(1) השפעת הריכוז
יש קשר מסוים בין הצמיגות של תמיסה מימית HPMC לריכוזו. ככל שהריכוז של HPMC גדל, משופרים את האינטראקציות המולקולריות בתמיסה המימית, וההסתבכות והקישור בין השרשראות המולקולריות גדלות, וכתוצאה מכך עלייה בצמיגות התמיסה. בריכוזים נמוכים יותר, הצמיגות של תמיסה מימית HPMC עולה באופן ליניארי עם עליית הריכוז, אך בריכוזים גבוהים יותר, צמיחת הצמיגות של הפיתרון נוטה להיות שטוחה ומגיעה לערך יציב.
(2) השפעת המשקל המולקולרי
המשקל המולקולרי של HPMC משפיע ישירות על צמיגות התמיסה המימית שלו. ל- HPMC עם משקל מולקולרי גבוה יותר יש שרשראות מולקולריות ארוכות יותר ויכול ליצור מבנה רשת תלת ממדי מורכב יותר בתמיסה המימית, וכתוצאה מכך צמיגות גבוהה יותר. לעומת זאת, ל- HPMC עם משקל מולקולרי נמוך יותר יש מבנה רשת רופף יותר וצמיגות נמוכה יותר בגלל השרשראות המולקולריות הקצרות יותר שלו. לכן, בעת יישום, חשוב מאוד לבחור HPMC עם משקל מולקולרי מתאים להשגת אפקט הצמיגות האידיאלי.
(3) השפעת הטמפרטורה
טמפרטורה היא גורם חשוב המשפיע על הצמיגות של תמיסה מימית HPMC. ככל שהטמפרטורה עולה, תנועת מולקולות המים מתעצמת והצמיגות של התמיסה בדרך כלל פוחתת. הסיבה לכך היא שכאשר הטמפרטורה עולה, החופש של השרשרת המולקולרית HPMC עולה והאינטראקציה בין מולקולות נחלשת, ובכך מפחיתה את צמיגות הפיתרון. עם זאת, התגובה של HPMC מקבוצות או מותגים שונים לטמפרטורה עשויה גם להשתנות, ולכן יש להתאים את תנאי הטמפרטורה בהתאם לדרישות היישום הספציפיות.
(4) השפעת ערך pH
HPMC עצמו הוא תרכובת לא יונית, והצמיגות של הפיתרון המימי שלו רגישה לשינויים ב- pH. למרות ש- HPMC מציג מאפייני צמיגות יציבים יחסית בסביבות חומציות או ניטרליות, המסיסות והצמיגות של HPMC יושפעו בסביבות חומציות או אלקליין במיוחד. לדוגמה, בתנאי חומצה חזקה או בתנאים אלקליין חזקים, מולקולות HPMC עשויות להיות מושפלות חלקית, ובכך להפחית את צמיגות התמיסה המימית שלה.
3. ניתוח ריאולוגי של מאפייני הצמיגות של תמיסה מימית HPMC
ההתנהגות הריאולוגית של תמיסה מימית HPMC מציגה בדרך כלל מאפייני נוזלים שאינם ניוטוניים, מה שאומר שצמיגותו אינה קשורה רק לגורמים כמו ריכוז תמיסה ומשקל מולקולרי, אלא גם לקצב הגזירה. באופן כללי, בשיעורי גזירה נמוכים, תמיסה מימית של HPMC מראה צמיגות גבוהה יותר, בעוד שככל שקצב הגזירה עולה, הצמיגות פוחתת. התנהגות זו נקראת "דילול גזירה" או "דילול גזירה" והיא חשובה מאוד ביישומים מעשיים רבים. לדוגמה, בשדות הציפויים, תכשירים תרופתיים, עיבוד מזון וכו ', מאפייני דילול הגזירה של HPMC יכולים להבטיח כי צמיגות גבוהה נשמרת במהלך יישומים במהירות נמוכה, והיא יכולה לזרום ביתר קלות בתנאי גזירה במהירות גבוהה.
4 גורמים אחרים המשפיעים על צמיגות הפתרון המימי של HPMC
(1) השפעת המלח
תוספת של מומסי מלח (כמו נתרן כלוריד) יכולה להגביר את הצמיגות של תמיסת מימית HPMC. הסיבה לכך היא שמלח יכול לשפר את האינטראקציה בין מולקולות על ידי שינוי חוזק היוני של הפיתרון, כך שמולקולות HPMC מהוות מבנה רשת קומפקטי יותר, ובכך מגדילות את הצמיגות. עם זאת, יש להתאים גם את ההשפעה של סוג המלח וריכוז על צמיגות בהתאם לנסיבות ספציפיות.
(2) השפעת תוספים אחרים
הוספת תוספים אחרים (כגון פעילי שטח, פולימרים וכו ') לתמיסה מימית HPMC תשפיע גם על צמיגות. לדוגמה, פעילי שטח עשויים להפחית את הצמיגות של HPMC, במיוחד כאשר ריכוז פעילי השטח גבוה. בנוסף, פולימרים או חלקיקים מסוימים יכולים גם לקיים אינטראקציה עם HPMC ולשנות את התכונות הריאולוגיות של תמיסתו.
מאפייני הצמיגות שלHydroxypropyl Methylcellulose תמיסה מימית מושפעת מגורמים רבים, כולל ריכוז, משקל מולקולרי, טמפרטורה, ערך pH וכו '. תמיסה מימית של HPMC מציגה בדרך כלל תכונות ריאולוגיות לא-ניוטוניות, יש תכונות עיבוי ודילול גזירה טובות, והיא נמצאת בשימוש נרחב בשדות תעשייתיים ותעשייתיים שונים. הבנת ושליטה במאפייני צמיגות אלה יסייעו במיטוב השימוש ב- HPMC ביישומים שונים. ביישומים מעשיים, יש לבחור את סוג ה- HPMC המתאים ותנאי התהליך בהתאם לצרכים ספציפיים כדי להשיג צמיגות אידיאלית ותכונות ריאולוגיות.
זמן הודעה: MAR-01-2025