HPMC จะสลายตัวที่อุณหภูมิเท่าใด?

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) เป็นวัสดุพอลิเมอร์ที่ละลายน้ำได้ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในยา อาหาร การก่อสร้าง และสาขาอื่นๆ มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี แต่ยังคงเสื่อมสภาพได้ภายใต้อุณหภูมิสูง อุณหภูมิการเสื่อมสภาพของ HPMC ได้รับผลกระทบเป็นหลักจากโครงสร้างโมเลกุล สภาพแวดล้อม (เช่น ความชื้น ค่า pH) และเวลาในการให้ความร้อน

อุณหภูมิการสลายตัวของ HPMC

การเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนของ HPMC มักจะเริ่มปรากฏให้เห็นเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 200℃และการสลายตัวที่ชัดเจนจะเกิดขึ้นระหว่าง 250℃-300℃. โดยเฉพาะ:

ต่ำกว่า 100℃:HPMC แสดงให้เห็นการระเหยของน้ำและการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพเป็นหลัก และไม่มีการสลายตัวเกิดขึ้น

100℃-200℃:HPMC อาจทำให้เกิดการออกซิเดชันบางส่วนเนื่องจากอุณหภูมิในพื้นที่ที่เพิ่มขึ้น แต่โดยรวมแล้วมีเสถียรภาพ

200℃-250℃:HPMC แสดงให้เห็นการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนอย่างค่อยเป็นค่อยไป ซึ่งปรากฏให้เห็นเป็นโครงสร้างที่แตกหักและมีการปลดปล่อยสารระเหยโมเลกุลขนาดเล็ก

250℃-300℃:HPMC เกิดการสลายตัวอย่างเห็นได้ชัด สีจะเข้มขึ้น มีการปล่อยโมเลกุลขนาดเล็ก เช่น น้ำ เมทานอล กรดอะซิติก และเกิดการคาร์บอไนเซชัน

สูงกว่า 300℃:HPMC สลายตัวอย่างรวดเร็วและเปลี่ยนเป็นคาร์บอน และสารอนินทรีย์บางชนิดยังคงอยู่ในที่สุด

ปัจจัยที่มีผลต่อการสลายตัวของ HPMC

น้ำหนักโมเลกุลและระดับการแทนที่

เมื่อน้ำหนักโมเลกุลของ HPMC มีขนาดใหญ่ ความต้านทานความร้อนก็จะสูงตามไปด้วย

ระดับการทดแทนของกลุ่มเมทอกซีและไฮดรอกซีโพรพอกซีจะส่งผลต่อเสถียรภาพทางความร้อน HPMC ที่มีระดับการทดแทนสูงกว่าจะสลายตัวได้ง่ายกว่าที่อุณหภูมิสูง

ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม

ความชื้น: HPMC มีความสามารถในการดูดความชื้นสูง และความชื้นอาจเร่งการย่อยสลายที่อุณหภูมิสูง

ค่า pH: HPMC อ่อนไหวต่อการไฮโดรไลซิสและสลายตัวภายใต้สภาวะกรดหรือด่างที่รุนแรง

เวลาในการให้ความร้อน

การให้ความร้อนถึง 250℃ในระยะเวลาสั้นๆ อาจไม่สลายตัวอย่างสมบูรณ์ แต่หากรักษาอุณหภูมิที่สูงไว้เป็นเวลานาน จะทำให้กระบวนการย่อยสลายเร็วขึ้น

ผลิตภัณฑ์ย่อยสลายของ HPMC

HPMC ส่วนใหญ่ได้มาจากเซลลูโลส และผลิตภัณฑ์จากการย่อยสลายจะคล้ายกับเซลลูโลส ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน อาจเกิดการปลดปล่อยสารต่อไปนี้:

ไอน้ำ (จากกลุ่มไฮดรอกซิล)

เมทานอล เอธานอล (จากกลุ่มเมทอกซีและไฮดรอกซีโพรพอกซี)

กรดอะซิติก (จากผลิตภัณฑ์สลายตัว)

คาร์บอนออกไซด์ (CO, CO₂, เกิดจากการเผาไหม้ของสารอินทรีย์)

กากโค้กจำนวนเล็กน้อย

การประยุกต์ใช้งาน HPMC ทนความร้อน

แม้ว่า HPMC จะค่อยๆ เสื่อมสลายลงเมื่อเกิน 200℃โดยปกติแล้วจะไม่สัมผัสกับอุณหภูมิที่สูงเช่นนี้ในการใช้งานจริง ตัวอย่างเช่น:

อุตสาหกรรมยา: HPMC ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเคลือบเม็ดยาและตัวแทนการปลดปล่อยช้า โดยปกติจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 60℃-80℃ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิการย่อยสลายมาก

อุตสาหกรรมอาหาร: HPMC สามารถใช้เป็นสารเพิ่มความข้นหรืออิมัลซิไฟเออร์ และอุณหภูมิการใช้งานแบบทั่วไปมักจะไม่เกิน 100℃.

อุตสาหกรรมก่อสร้าง: HPMC ใช้เป็นสารทำให้ปูนซีเมนต์และปูนข้น และอุณหภูมิในการก่อสร้างโดยทั่วไปจะไม่เกิน 80℃และไม่มีการเสื่อมสภาพเกิดขึ้น

เอชพีเอ็มซี เริ่มเสื่อมสภาพจากความร้อนเกิน 200℃, สลายตัวอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง 250℃-300℃และเปลี่ยนเป็นคาร์บอนอย่างรวดเร็วเหนือ 300℃ในการใช้งานจริง ควรหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน เพื่อรักษาประสิทธิภาพที่เสถียร