Hidroxipropil metilceluloză (HPMC) este un compus de polimer solubil în apă non-ionic obținut prin modificarea chimică a celulozei naturale. Este utilizat pe scară largă în industria alimentară, medicamente, produse cosmetice și construcții, mai ales ca agent adeziv, îngroșat, emulgator și suspendat în preparatele farmaceutice. În procesul de aplicare, caracteristicile de vâscozitate ale soluției apoase HPMC sunt cruciale pentru performanța sa în diferite domenii.
1. Structura și proprietățile hidroxipropilului metilceluloză
Structura moleculară a HPMC conține două grupuri substituente, hidroxipropil (-ch₂Chohch₃) și metil (-och₃), ceea ce îl face să aibă o bună capacitate de solubilitate și modificare a apei. Lanțul molecular HPMC are o anumită structură rigidă, dar poate forma, de asemenea, o structură de rețea tridimensională în soluție apoasă, ceea ce duce la o creștere a vâscozității. Greutatea sa moleculară, tipul de substituent și gradul de substituție (adică gradul de substituție hidroxipropil și metil al fiecărei unități) are o influență importantă asupra vâscozității soluției.
2.. Caracteristicile vâscozității soluției apoase
Caracteristicile de vâscozitate ale soluției apoase HPMC sunt strâns legate de factori precum concentrația, greutatea moleculară, temperatura și valoarea pH -ului solventului. În general, vâscozitatea soluției apoase HPMC crește odată cu creșterea concentrației sale. Vâscozitatea sa arată un comportament reologic non-newtonian, adică, pe măsură ce rata de forfecare crește, vâscozitatea soluției scade treptat, care arată un fenomen de subțiere a forfecării.
(1) Efectul concentrării
Există o anumită relație între vâscozitatea soluției apoase HPMC și concentrația acesteia. Pe măsură ce concentrația de HPMC crește, interacțiunile moleculare în soluția apoasă sunt îmbunătățite, iar înțelegerea și reticularea lanțurilor moleculare cresc, ceea ce duce la o creștere a vâscozității soluției. La concentrații mai mici, vâscozitatea soluției apoase HPMC crește liniar odată cu creșterea concentrației, dar la concentrații mai mari, creșterea vâscozității soluției tinde să fie plană și atinge o valoare stabilă.
(2) Efectul greutății moleculare
Greutatea moleculară a HPMC afectează în mod direct vâscozitatea soluției sale apoase. HPMC cu o greutate moleculară mai mare are lanțuri moleculare mai lungi și poate forma o structură de rețea tridimensională mai complexă în soluția apoasă, ceea ce duce la o vâscozitate mai mare. În schimb, HPMC cu o greutate moleculară mai mică are o structură de rețea mai slabă și o vâscozitate mai mică datorită lanțurilor sale moleculare mai scurte. Prin urmare, atunci când se aplică, este foarte important să alegeți HPMC cu o greutate moleculară adecvată pentru a obține efectul de vâscozitate ideal.
(3) Efectul temperaturii
Temperatura este un factor important care afectează vâscozitatea soluției apoase HPMC. Pe măsură ce temperatura crește, mișcarea moleculelor de apă se intensifică și vâscozitatea soluției scade de obicei. Acest lucru se datorează faptului că atunci când temperatura crește, libertatea lanțului molecular HPMC crește și interacțiunea dintre molecule slăbește, reducând astfel vâscozitatea soluției. Cu toate acestea, răspunsul HPMC de la diferite loturi sau mărci la temperatură poate varia, de asemenea, astfel încât condițiile de temperatură trebuie ajustate în funcție de cerințele specifice de aplicare.
(4) Efectul valorii pH -ului
HPMC în sine este un compus non-ionic, iar vâscozitatea soluției sale apoase este sensibilă la modificările pH-ului. Deși HPMC prezintă caracteristici de vâscozitate relativ stabile în medii acide sau neutre, solubilitatea și vâscozitatea HPMC vor fi afectate în medii extrem de acide sau alcaline. De exemplu, în condiții de acid puternic sau alcalin puternic, moleculele HPMC pot fi parțial degradate, reducând astfel vâscozitatea soluției sale apoase.
3. Analiza reologică a caracteristicilor de vâscozitate a soluției apoase HPMC
Comportamentul reologic al soluției apoase HPMC arată, de obicei, caracteristici ale lichidului non-newtonian, ceea ce înseamnă că vâscozitatea sa nu este legată doar de factori precum concentrația de soluție și greutatea moleculară, ci și rata de forfecare. În general, la rate de forfecare scăzute, soluția apoasă HPMC prezintă o vâscozitate mai mare, în timp ce rata de forfecare crește, vâscozitatea scade. Acest comportament se numește „subțierea forfecării” sau „subțierea forfecării” și este foarte important în multe aplicații practice. De exemplu, în câmpurile acoperirilor, preparatelor farmaceutice, procesarea alimentelor etc., caracteristicile de subțiere a forfecării HPMC pot asigura menținerea vâscozității ridicate în timpul aplicațiilor cu viteză mică și poate curge mai ușor în condiții de forfecare de mare viteză.
4. Alți factori care afectează vâscozitatea soluției apoase HPMC
(1) Efectul sării
Adăugarea de soluții de sare (cum ar fi clorura de sodiu) poate crește vâscozitatea soluției apoase HPMC. Acest lucru se datorează faptului că sarea poate îmbunătăți interacțiunea dintre molecule prin schimbarea rezistenței ionice a soluției, astfel încât moleculele HPMC formează o structură de rețea mai compactă, crescând astfel vâscozitatea. Cu toate acestea, efectul tipului de sare și concentrația asupra vâscozității trebuie, de asemenea, ajustat în funcție de circumstanțe specifice.
(2) Efectul altor aditivi
Adăugarea altor aditivi (cum ar fi surfactanții, polimerii etc.) la soluția apoasă HPMC va afecta, de asemenea, vâscozitatea. De exemplu, surfactanții pot reduce vâscozitatea HPMC, mai ales atunci când concentrația de agent tensioactiv este ridicată. În plus, anumiți polimeri sau particule pot interacționa, de asemenea, cu HPMC și pot schimba proprietățile reologice ale soluției sale.
Caracteristicile vâscozității aleHidroxipropil metilceluloză Soluția apoasă este afectată de mulți factori, inclusiv concentrația, greutatea moleculară, temperatura, valoarea pH-ului, etc. Soluția apoasă HPMC prezintă, de obicei, proprietăți reologice non-newtoniene, are proprietăți bune de îngroșare și subțiere a forfecării și este utilizată pe scară largă în diverse câmpuri industriale și farmaceutice. Înțelegerea și stăpânirea acestor caracteristici de vâscozitate va ajuta la optimizarea utilizării HPMC în diferite aplicații. În aplicațiile practice, tipul HPMC și condițiile de proces adecvate ar trebui să fie selectate în funcție de nevoile specifice pentru a obține vâscozitate ideală și proprietăți reologice.
Timpul post: 01-2025 MAR