Хидроксипропил метилцелулоза (HPMC)е полимерно соединение растворливо во вода широко користено во градежништвото, медицината, храната и хемиската индустрија. Тоа е нејонски целулозен етер добиен со хемиска модификација на природна целулоза, со добро задебелување, емулгирање, стабилизација и својства за формирање на филмови. Како и да е, во услови на висока температура, HPMC ќе претрпи термичка деградација, што има важно влијание врз нејзината стабилност и перформанси во практични апликации.
Процес на термичка деградација на HPMC
Топлинската деградација на HPMC главно вклучува физички промени и хемиски промени. Физичките промени главно се манифестираат како испарување на водата, транзиција на стакло и намалување на вискозноста, додека хемиските промени вклучуваат уништување на молекуларната структура, функционално расцепување на групата и конечен процес на карбонизација.
1. фаза на ниска температура (100–200 ° C): испарување на вода и почетно распаѓање
Под услови на ниска температура (околу 100 ° C), HPMC главно се подложува на испарување на вода и транзиција на стакло. Бидејќи HPMC содржи одредена количина на врзана вода, оваа вода постепено ќе испари за време на загревањето, со што ќе влијае на неговите реолошки својства. Покрај тоа, вискозноста на HPMC исто така ќе се намали со зголемувањето на температурата. Промените во оваа фаза се главно промени во физичките својства, додека хемиската структура останува во основа непроменета.
Кога температурата продолжува да се искачува на 150-200 ° C, HPMC почнува да се подложува на прелиминарни реакции на хемиска деградација. Главно се манифестира при отстранување на функционални групи на хидроксипропил и метокси, што резултира во намалување на молекуларната тежина и структурните промени. Во оваа фаза, HPMC може да произведе мала количина на мали испарливи молекули, како што се метанол и пропионалдехид.
2. Средна температура фаза (200-300 ° C): Главна деградација на ланецот и создавање на мали молекули
Кога температурата е дополнително зголемена на 200-300 ° C, стапката на распаѓање на HPMC е значително забрзана. Главните механизми за деградација вклучуваат:
Прекинување на обврзниците на етер: Главниот ланец на HPMC е поврзан со единици за прстен на гликоза, а врските со етер во него постепено се пробиваат под висока температура, предизвикувајќи да се распаѓа полимерниот ланец.
Реакција на дехидрација: Структурата на шеќерниот прстен на HPMC може да претрпи реакција на дехидрација на висока температура за да формира нестабилен средно, што дополнително се распаѓа во непостојани производи.
Ослободување на испарувања на мали молекули: Во текот на оваа фаза, HPMC ослободува CO, CO₂, H₂O и мали молекули органска материја, како што се формалдехид, ацеталдехид и акролеин.
Овие промени ќе предизвикаат молекуларната тежина на HPMC значително да се спушти, вискозноста да се спушти значително, а материјалот ќе започне да се претвора во жолта боја, па дури и да произведе кокинг.
3. Висока температурна фаза (300–500 ° C): карбонизација и кокинг
Кога температурата се искачува над 300 ° C, HPMC влегува во насилна фаза на деградација. Во тоа време, понатамошното кршење на главниот ланец и испарливоста на соединенијата на мали молекули доведуваат до целосно уништување на материјалната структура и конечно формираат јаглеродни остатоци (Кока). Следниве реакции главно се случуваат во оваа фаза:
Оксидативна деградација: На висока температура, HPMC се подложува на реакција на оксидација за да генерира Co₂ и Co, а во исто време и формираат јаглеродни остатоци.
Реакција на кокинг: Дел од полимерната структура се претвора во нецелосни производи за согорување, како што се остатоци од јаглеродна црна или кокс.
Нестабилни производи: Продолжете да ослободувате јаглеводороди како што се етилен, пропилен и метан.
Кога се загрева во воздухот, HPMC може дополнително да изгори, додека загревањето во отсуство на кислород главно формира карбонизирани остатоци.
Фактори кои влијаат на термичката деградација на HPMC
Топлинската деградација на HPMC е под влијание на многу фактори, вклучително и:
Хемиска структура: Степенот на замена на хидроксипропил и метокси групи во HPMC влијае на неговата термичка стабилност. Општо земено, HPMC со повисока содржина на хидроксипропил има подобра термичка стабилност.
Амбиентална атмосфера: Во воздухот, HPMC е склона кон оксидативна деградација, додека во животна средина на инертен гас (како што е азот), неговата стапка на термичка деградација е побавна.
Стапка на греење: Брзото загревање ќе доведе до побрзо распаѓање, додека бавното загревање може да му помогне на HPMC постепено да се карбонизира и да го намали производството на гасовити испарливи производи.
Содржина на влага: HPMC содржи одредена количина на врзана вода. За време на процесот на загревање, испарувањето на влагата ќе влијае на нејзината температура на транзицијата на стаклото и процесот на деградација.
Практично влијание врз примената на термичката деградација на HPMC
Карактеристиките на термичката деградација на HPMC се од големо значење во полето за примена. На пример:
Градежна индустрија: HPMC се користи во цементни малтер и гипс производи, а неговата стабилност за време на конструкцијата со висока температура мора да се земе предвид за да се избегне деградација што влијае на перформансите на сврзување.
Фармацевтска индустрија: HPMC е агент за ослободување контролирано од лекови, а распаѓањето мора да се избегне за време на производството на висока температура за да се обезбеди стабилност на лекот.
Прехранбена индустрија: HPMC е додаток на храна, а неговите карактеристики на термичка деградација ја одредуваат неговата применливост при печење и преработка на висока температура.
Процесот на термичка деградација наHPMCМоже да се подели на испарување на вода и прелиминарна деградација во фаза на ниска температура, расцеп на главниот ланец и испарливост на мали молекули во фаза на средна температура и карбонизација и копирање во фаза на висока температура. Неговата термичка стабилност е под влијание на фактори како што се хемиска структура, амбиентална атмосфера, стапка на греење и содржина на влага. Разбирањето на механизмот за термичка деградација на HPMC е од голема вредност за да се оптимизира неговата примена и да се подобри стабилноста на материјалот.
Време на објавување: Мар-28-2025