Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) là vật liệu polyme tan trong nước được sử dụng rộng rãi trong y học, thực phẩm, xây dựng và các lĩnh vực khác. Nó có độ ổn định nhiệt tốt, nhưng vẫn có thể bị phân hủy ở nhiệt độ cao. Nhiệt độ phân hủy của HPMC chủ yếu bị ảnh hưởng bởi cấu trúc phân tử, điều kiện môi trường (như độ ẩm, giá trị pH) và thời gian gia nhiệt.
Nhiệt độ phân hủy của HPMC
Sự phân hủy nhiệt của HPMC thường bắt đầu xuất hiện ở nhiệt độ trên 200℃và sự phân hủy rõ ràng sẽ xảy ra ở khoảng 250℃-300℃. Cụ thể:
Dưới 100℃:HPMC chủ yếu thể hiện sự bốc hơi nước và thay đổi tính chất vật lý, không xảy ra sự phân hủy.
100℃-200℃:HPMC có thể gây ra quá trình oxy hóa một phần do nhiệt độ cục bộ tăng lên, nhưng nhìn chung thì ổn định.
200℃-250℃:HPMC dần dần bị phân hủy do nhiệt, chủ yếu biểu hiện ở sự gãy cấu trúc và giải phóng các chất dễ bay hơi có phân tử nhỏ.
250℃-300℃:HPMC bị phân hủy rõ ràng, màu sắc sẫm hơn, giải phóng các phân tử nhỏ như nước, methanol, axit axetic và xảy ra quá trình cacbon hóa.
Trên 300℃:HPMC phân hủy nhanh chóng và bị cacbon hóa, và cuối cùng một số chất vô cơ vẫn còn sót lại.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân hủy HPMC
Khối lượng phân tử và mức độ thay thế
Khi trọng lượng phân tử của HPMC lớn thì khả năng chịu nhiệt của nó thường cao.
Mức độ thay thế của nhóm methoxy và hydroxypropoxy sẽ ảnh hưởng đến độ ổn định nhiệt của nó. HPMC có mức độ thay thế cao hơn dễ bị phân hủy hơn ở nhiệt độ cao.
Các yếu tố môi trường
Độ ẩm: HPMC có tính hút ẩm mạnh và độ ẩm có thể đẩy nhanh quá trình phân hủy của nó ở nhiệt độ cao.
Giá trị pH: HPMC dễ bị thủy phân và phân hủy hơn trong điều kiện axit mạnh hoặc kiềm.
Thời gian gia nhiệt
Làm nóng đến 250℃trong thời gian ngắn có thể không phân hủy hoàn toàn, trong khi duy trì nhiệt độ cao trong thời gian dài sẽ đẩy nhanh quá trình phân hủy.
Sản phẩm phân hủy của HPMC
HPMC chủ yếu có nguồn gốc từ cellulose, và các sản phẩm phân hủy của nó tương tự như cellulose. Trong quá trình gia nhiệt, có thể giải phóng các chất sau:
Hơi nước (từ nhóm hydroxyl)
Methanol, ethanol (từ nhóm methoxy và hydroxypropoxy)
Axit axetic (từ sản phẩm phân hủy)
Oxit cacbon (CO, CO₂(được tạo ra do quá trình đốt cháy chất hữu cơ)
Một lượng nhỏ cặn than cốc
Ứng dụng khả năng chịu nhiệt của HPMC
Mặc dù HPMC sẽ dần dần phân hủy ở nhiệt độ trên 200℃, nó thường không tiếp xúc với nhiệt độ cao như vậy trong các ứng dụng thực tế. Ví dụ:
Ngành công nghiệp dược phẩm: HPMC chủ yếu được sử dụng để bao viên nén và các tác nhân giải phóng kéo dài, thường hoạt động ở nhiệt độ 60℃-80℃, thấp hơn nhiều so với nhiệt độ phân hủy của nó.
Ngành công nghiệp thực phẩm: HPMC có thể được sử dụng làm chất làm đặc hoặc chất nhũ hóa, nhiệt độ sử dụng thông thường thường không quá 100℃.
Ngành xây dựng: HPMC được sử dụng làm chất làm đặc xi măng và vữa, nhiệt độ thi công thường không vượt quá 80℃và không có sự suy thoái nào xảy ra.
HPMC bắt đầu phân hủy nhiệt ở nhiệt độ trên 200℃, phân hủy đáng kể ở nhiệt độ 250℃-300℃và cacbon hóa nhanh chóng ở nhiệt độ trên 300℃. Trong các ứng dụng thực tế, nên tránh tiếp xúc lâu dài với môi trường có nhiệt độ cao để duy trì hiệu suất ổn định của nó.
Thời gian đăng: 03-04-2025