Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC) je neiónová polymérna zlúčenina rozpustná vo vode získaná chemickou modifikáciou prírodnej celulózy. Všeobecne sa používa v potravinách, medicíne, kozmetických a stavebných odvetviach, najmä ako lepidlo, zahusťovadlo, emulgátor a suspendovacie činidlo vo farmaceutických prípravkoch. V procese aplikácie sú charakteristiky viskozity vodného roztoku HPMC rozhodujúce pre jeho výkon v rôznych oblastiach.
1. Štruktúra a vlastnosti hydroxypropylmetylcelulózy
Molekulárna štruktúra HPMC obsahuje dve substituentné skupiny, hydroxypropyl (-ch₂Škriatok₃) a metyl (-och₃), vďaka čomu má dobrú rozpustnosť vody a schopnosť modifikácie. Molekulárny reťazec HPMC má určitú tuhú štruktúru, ale môže tiež tvoriť trojrozmernú sieťovú štruktúru vo vodnom roztoku, čo vedie k zvýšeniu viskozity. Jeho molekulová hmotnosť, typ substituentu a stupeň substitúcie (tj stupeň hydroxypropylu a metylovej substitúcie každej jednotky) majú dôležitý vplyv na viskozitu roztoku.
2. Charakteristiky viskozity vodného roztoku
Charakteristiky viskozity vodného roztoku HPMC úzko súvisia s faktormi, ako je koncentrácia, molekulová hmotnosť, teplota a hodnota pH rozpúšťadla. Všeobecne sa viskozita vodného roztoku HPMC zvyšuje so zvýšením jeho koncentrácie. Jeho viskozita ukazuje, že nenewtonské reologické správanie, to znamená, ako sa zvyšuje rýchlosť šmyku, viskozita roztoku sa postupne znižuje a vykazuje jav strihania strihania.
(1) Vplyv koncentrácie
Existuje určitý vzťah medzi viskozitou vodného roztoku HPMC a jeho koncentráciou. Keď sa koncentrácia HPMC zvyšuje, zvyšujú sa molekulárne interakcie vo vodnom roztoku a zvyšuje sa zapletenie a zosieťovanie molekulárnych reťazcov, čo vedie k zvýšeniu viskozity roztoku. Pri nižších koncentráciách sa viskozita vodného roztoku HPMC lineárne zvyšuje so zvýšením koncentrácie, ale pri vyšších koncentráciách má rast viskozity roztoku tendenciu byť plochý a dosahuje stabilnú hodnotu.
(2) Vplyv molekulovej hmotnosti
Molekulová hmotnosť HPMC priamo ovplyvňuje viskozitu jej vodného roztoku. HPMC s vyššou molekulovou hmotnosťou má dlhšie molekulárne reťazce a môže tvoriť zložitejšiu trojrozmernú sieťovú štruktúru vo vodnom roztoku, čo vedie k vyššej viskozite. Naopak, HPMC s nižšou molekulovou hmotnosťou má spôsobenejšiu štruktúru siete a nižšiu viskozitu vďaka svojim kratším molekulárnym reťazcom. Preto je pri aplikácii veľmi dôležité zvoliť HPMC s vhodnou molekulovou hmotnosťou, aby sa dosiahol ideálny viskozita.
(3) Vplyv teploty
Teplota je dôležitým faktorom ovplyvňujúcim viskozitu vodného roztoku HPMC. Keď sa teplota zvyšuje, pohyb molekúl vody sa zintenzívňuje a viskozita roztoku sa zvyčajne znižuje. Je to tak preto, že keď teplota stúpa, sloboda molekulárneho reťazca HPMC sa zvyšuje a interakcia medzi molekulami sa oslabí, čím sa znižuje viskozita roztoku. Odozva HPMC z rôznych dávok alebo značiek na teplotu sa však môže meniť aj, takže teplotné podmienky je potrebné upraviť podľa konkrétnych požiadaviek na aplikáciu.
(4) Vplyv hodnoty pH
Samotný HPMC je neiónová zlúčenina a viskozita jej vodného roztoku je citlivá na zmeny pH. Aj keď HPMC vykazuje relatívne stabilné charakteristiky viskozity v kyslom alebo neutrálnom prostredí, rozpustnosť a viskozita HPMC budú ovplyvnené v mimoriadne kyslom alebo alkalickom prostredí. Napríklad za silných kyslých alebo silných alkalických podmienok môžu byť molekuly HPMC čiastočne degradované, čím sa znižuje viskozita jej vodného roztoku.
3. Reologická analýza charakteristík viskozity vodného roztoku HPMC
Reologické správanie vodného roztoku HPMC zvyčajne vykazuje newtonovské tekutinové charakteristiky, čo znamená, že jej viskozita súvisí nielen s faktormi, ako je koncentrácia roztoku a molekulová hmotnosť, ale aj so šmykovou rýchlosťou. Všeobecne povedané, pri nízkych šmykových rýchlostiach vodný roztok HPMC vykazuje vyššiu viskozitu, zatiaľ čo so zvyšovaním šmykovej rýchlosti sa viskozita znižuje. Toto správanie sa nazýva „riedenie šmyku“ alebo „riedenie šmyku“ a je veľmi dôležité v mnohých praktických aplikáciách. Napríklad v poliach povlakov, farmaceutických prípravkov, spracovaní potravín atď., Strih riedenie HPMC môžu zabezpečiť, aby sa počas vysokorýchlostných šmykových podmienok udržiavala vysoká viskozita a môže ľahšie prúdiť pri vysokorýchlostných šmykových podmienkach.
4. Ostatné faktory ovplyvňujúce viskozitu vodného roztoku HPMC
(1) Vplyv soli
Pridanie rozpustených látok soli (ako je chlorid sodný) môže zvýšiť viskozitu vodného roztoku HPMC. Je to preto, že soľ môže zvýšiť interakciu medzi molekulami zmenou iónovej sily roztoku, takže molekuly HPMC tvoria kompaktnejšiu sieťovú štruktúru, čím sa zvyšuje viskozita. Účinok typu soli a koncentrácie na viskozitu sa však musí upraviť aj podľa konkrétnych okolností.
(2) Vplyv iných prísad
Pridanie ďalších prísad (ako sú povrchovo aktívne látky, polyméry atď.) K vodnému roztoku HPMC tiež ovplyvní viskozitu. Napríklad povrchovo aktívne látky môžu znížiť viskozitu HPMC, najmä ak je koncentrácia povrchovo aktívnej látky vysoká. Okrem toho môžu určité polyméry alebo častice tiež interagovať s HPMC a meniť reologické vlastnosti jeho roztoku.
Charakteristiky viskozityhydroxypropylmetylcelulóza Vodný roztok je ovplyvnený mnohými faktormi, vrátane koncentrácie, molekulovej hmotnosti, teploty, hodnoty pH atď. Vodný roztok HPMC zvyčajne vykazuje newtonovské reologické vlastnosti, má dobré zahusťovacie a strihové riedenie a široko sa používa v rôznych priemyselných a farmaceutických poliach. Porozumenie a zvládnutie týchto charakteristík viskozity pomôže optimalizovať použitie HPMC v rôznych aplikáciách. V praktických aplikáciách by sa mali vhodný typ HPMC a podmienky procesu vyberať podľa konkrétnych potrieb, aby sa získala ideálna viskozita a reologické vlastnosti.
Čas príspevku: mar-01-2025