Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) là một hợp chất polymer tan trong nước không ion thu được bằng cách biến đổi hóa học của cellulose tự nhiên. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, y học, mỹ phẩm và xây dựng, đặc biệt là một chất kết dính, chất làm đặc, chất nhũ hóa và đại lý đình chỉ trong các chế phẩm dược phẩm. Trong quy trình ứng dụng, các đặc điểm độ nhớt của dung dịch nước HPMC rất quan trọng đối với hiệu suất của nó trong các trường khác nhau.
1. Cấu trúc và tính chất của hydroxypropyl methylcellulose
Cấu trúc phân tử của HPMC chứa hai nhóm thế, hydroxypropyl (-CH₂Chohch₃) và methyl (-och₃), làm cho nó có khả năng hòa tan và khả năng điều chỉnh nước tốt. Chuỗi phân tử HPMC có cấu trúc cứng nhắc nhất định, nhưng nó cũng có thể tạo thành cấu trúc mạng ba chiều trong dung dịch nước, dẫn đến sự gia tăng độ nhớt. Trọng lượng phân tử, loại thế và mức độ thay thế của nó (nghĩa là mức độ thay thế hydroxypropyl và methyl của mỗi đơn vị) có ảnh hưởng quan trọng đến độ nhớt của dung dịch.
2. Đặc điểm độ nhớt của dung dịch nước
Các đặc điểm độ nhớt của dung dịch nước HPMC có liên quan chặt chẽ đến các yếu tố như nồng độ, trọng lượng phân tử, nhiệt độ và giá trị pH của dung môi. Nói chung, độ nhớt của dung dịch nước HPMC tăng theo sự gia tăng nồng độ của nó. Độ nhớt của nó cho thấy hành vi lưu biến không phải người Newton, nghĩa là, khi tốc độ cắt tăng, độ nhớt của dung dịch giảm dần, cho thấy một hiện tượng mỏng.
(1) Ảnh hưởng của nồng độ
Có một mối quan hệ nhất định giữa độ nhớt của dung dịch nước HPMC và nồng độ của nó. Khi nồng độ HPMC tăng lên, các tương tác phân tử trong dung dịch nước được tăng cường, và sự vướng víu và liên kết chéo của các chuỗi phân tử tăng lên, dẫn đến sự gia tăng độ nhớt của dung dịch. Ở nồng độ thấp hơn, độ nhớt của dung dịch nước HPMC tăng tuyến tính với sự gia tăng nồng độ, nhưng ở nồng độ cao hơn, sự tăng trưởng độ nhớt của dung dịch có xu hướng phẳng và đạt đến giá trị ổn định.
(2) Ảnh hưởng của trọng lượng phân tử
Trọng lượng phân tử của HPMC ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhớt của dung dịch nước của nó. HPMC với trọng lượng phân tử cao hơn có chuỗi phân tử dài hơn và có thể tạo thành cấu trúc mạng ba chiều phức tạp hơn trong dung dịch nước, dẫn đến độ nhớt cao hơn. Ngược lại, HPMC với trọng lượng phân tử thấp hơn có cấu trúc mạng lỏng hơn và độ nhớt thấp hơn do chuỗi phân tử ngắn hơn của nó. Do đó, khi áp dụng, điều rất quan trọng là chọn HPMC với trọng lượng phân tử phù hợp để đạt được hiệu ứng độ nhớt lý tưởng.
(3) Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch nước HPMC. Khi nhiệt độ tăng, sự chuyển động của các phân tử nước tăng cường và độ nhớt của dung dịch thường giảm. Điều này là do khi nhiệt độ tăng lên, sự tự do của chuỗi phân tử HPMC tăng lên và sự tương tác giữa các phân tử suy yếu, do đó làm giảm độ nhớt của dung dịch. Tuy nhiên, phản ứng của HPMC từ các lô hoặc thương hiệu khác nhau đến nhiệt độ cũng có thể khác nhau, do đó các điều kiện nhiệt độ cần được điều chỉnh theo các yêu cầu ứng dụng cụ thể.
(4) Ảnh hưởng của giá trị pH
Bản thân HPMC là một hợp chất không ion và độ nhớt của dung dịch nước của nó rất nhạy cảm với những thay đổi trong pH. Mặc dù HPMC thể hiện các đặc điểm độ nhớt tương đối ổn định trong môi trường axit hoặc trung tính, độ hòa tan và độ nhớt của HPMC sẽ bị ảnh hưởng trong môi trường cực kỳ axit hoặc kiềm. Ví dụ, trong điều kiện axit mạnh hoặc kiềm mạnh, các phân tử HPMC có thể bị suy giảm một phần, do đó làm giảm độ nhớt của dung dịch nước của nó.
3. Phân tích lưu biến các đặc tính độ nhớt của dung dịch nước HPMC
Hành vi lưu biến của dung dịch nước HPMC thường cho thấy các đặc tính chất lỏng không phải người Newton, điều đó có nghĩa là độ nhớt của nó không chỉ liên quan đến các yếu tố như nồng độ dung dịch và trọng lượng phân tử, mà còn với tốc độ cắt. Nói chung, ở tốc độ cắt thấp, dung dịch nước HPMC cho thấy độ nhớt cao hơn, trong khi tốc độ cắt tăng, độ nhớt giảm. Hành vi này được gọi là "cắt mỏng" hoặc "cắt mỏng" và rất quan trọng trong nhiều ứng dụng thực tế. Ví dụ, trong các lĩnh vực của lớp phủ, chế phẩm dược phẩm, chế biến thực phẩm, v.v., các đặc tính mỏng của HPMC có thể đảm bảo rằng độ nhớt cao được duy trì trong các ứng dụng tốc độ thấp và nó có thể dễ dàng chảy hơn trong điều kiện cắt tốc độ cao.
4. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch nước HPMC
(1) Tác dụng của muối
Việc bổ sung các chất hòa tan muối (như natri clorua) có thể làm tăng độ nhớt của dung dịch nước HPMC. Điều này là do muối có thể tăng cường sự tương tác giữa các phân tử bằng cách thay đổi cường độ ion của dung dịch, do đó các phân tử HPMC tạo thành cấu trúc mạng nhỏ gọn hơn, do đó làm tăng độ nhớt. Tuy nhiên, ảnh hưởng của loại muối và nồng độ đến độ nhớt cũng cần được điều chỉnh theo các trường hợp cụ thể.
(2) Tác dụng của các chất phụ gia khác
Thêm các chất phụ gia khác (như chất hoạt động bề mặt, polyme, v.v.) vào dung dịch nước HPMC cũng sẽ ảnh hưởng đến độ nhớt. Ví dụ, các chất hoạt động bề mặt có thể làm giảm độ nhớt của HPMC, đặc biệt là khi nồng độ chất hoạt động bề mặt cao. Ngoài ra, một số polyme hoặc hạt cũng có thể tương tác với HPMC và thay đổi các tính chất lưu biến của dung dịch của nó.
Các đặc điểm độ nhớt củaHydroxypropyl methylcellulose Dung dịch nước bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm nồng độ, trọng lượng phân tử, nhiệt độ, giá trị pH, v.v ... Dung dịch nước HPMC thường thể hiện các đặc tính lưu biến không phải là Newton, có đặc tính mỏng và cắt tốt, và được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp và dược phẩm khác nhau. Hiểu và làm chủ các đặc điểm độ nhớt này sẽ giúp tối ưu hóa việc sử dụng HPMC trong các ứng dụng khác nhau. Trong các ứng dụng thực tế, các điều kiện quy trình và loại HPMC thích hợp nên được chọn theo nhu cầu cụ thể để có được độ nhớt và tính chất lưu biến lý tưởng.
Thời gian đăng: Mar-01-2025