Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) jest rozpuszczalnym w wodzie materiałem polimerowym szeroko stosowanym w medycynie, żywności, budownictwie i innych dziedzinach. Ma dobrą stabilność termiczną, ale może nadal ulegać degradacji w wysokiej temperaturze. Temperatura degradacji HPMC zależy głównie od jego struktury cząsteczkowej, warunków środowiskowych (takich jak wilgotność, wartość pH) i czasu ogrzewania.
Temperatura degradacji HPMC
Degradacja termiczna HPMC zwykle zaczyna się pojawiać powyżej 200℃i oczywisty rozkład nastąpi pomiędzy 250℃-300℃. Konkretnie:
Poniżej 100℃:HPMC wykazuje głównie parowanie wody i zmiany właściwości fizycznych, nie ulega degradacji.
100℃-200℃:HPMC może powodować częściowe utlenianie z powodu lokalnego wzrostu temperatury, ale ogólnie jest stabilny.
200℃-250℃:HPMC stopniowo ulega degradacji termicznej, która objawia się głównie pękaniem strukturalnym i uwalnianiem małych cząsteczek lotnych.
250℃-300℃:HPMC ulega wyraźnemu rozkładowi, kolor staje się ciemniejszy, uwalniane są małe cząsteczki, takie jak woda, metanol, kwas octowy i następuje karbonizacja.
Powyżej 300℃:HPMC ulega szybkiej degradacji i karbonizacji, a na końcu pozostają pewne substancje nieorganiczne.
Czynniki wpływające na degradację HPMC
Masa cząsteczkowa i stopień podstawienia
Gdy masa cząsteczkowa HPMC jest duża, jej odporność cieplna jest zazwyczaj wysoka.
Stopień podstawienia grup metoksylowych i hydroksypropoksylowych będzie miał wpływ na jego stabilność termiczną. HPMC o wyższym stopniu podstawienia ulega łatwiej degradacji w wysokich temperaturach.
Czynniki środowiskowe
Wilgotność: HPMC ma silną higroskopijność, a wilgoć może przyspieszyć jego degradację w wysokich temperaturach.
Wartość pH: HPMC jest bardziej podatna na hydrolizę i degradację w środowisku silnych kwasów lub zasad.
Czas nagrzewania
Podgrzewanie do 250℃Przez krótki okres czasu może nie ulec całkowitemu rozkładowi, natomiast utrzymywanie wysokiej temperatury przez dłuższy czas przyspieszy proces degradacji.
Produkty degradacji HPMC
HPMC pochodzi głównie z celulozy, a jego produkty degradacji są podobne do celulozy. Podczas procesu ogrzewania mogą zostać uwolnione następujące substancje:
Para wodna (z grup hydroksylowych)
Metanol, etanol (z grup metoksylowych i hydroksypropoksylowych)
Kwas octowy (z produktów rozkładu)
Tlenki węgla (CO, CO₂(produkowany w wyniku spalania materii organicznej)
Niewielka ilość pozostałości koksu
Odporność cieplna HPMC na zastosowanie
Chociaż HPMC będzie stopniowo ulegać degradacji powyżej 200℃, zwykle nie jest narażony na tak wysokie temperatury w rzeczywistych zastosowaniach. Na przykład:
Przemysł farmaceutyczny: HPMC jest głównie stosowany do powlekania tabletek i środków o przedłużonym uwalnianiu, zwykle w temperaturze 60℃-80℃, która jest znacznie niższa od temperatury degradacji.
Przemysł spożywczy: HPMC można stosować jako zagęszczacz lub emulgator, a typowa temperatura stosowania zwykle nie przekracza 100℃.
Branża budowlana: HPMC jest stosowany jako zagęszczacz cementu i zapraw, a temperatura budowy zazwyczaj nie przekracza 80℃i nie nastąpi żadna degradacja.
HPMC zaczyna ulegać degradacji termicznej powyżej 200℃, rozkłada się znacząco pomiędzy 250℃-300℃i karbonizuje się szybko powyżej 300℃W zastosowaniach praktycznych należy unikać długotrwałego narażenia na działanie środowiska o wysokiej temperaturze, aby zachować stabilną wydajność.
Czas publikacji: 03-kwi-2025