Hidroksipropil metilselüloz (HPMC)tikinti, tibb, qida və kimya sənayesində geniş istifadə olunan suda həll olunan polimer birləşməsidir. Təbii sellülozun kimyəvi modifikasiyası ilə əldə edilən, yaxşı qatılaşdırıcı, emulsifikasiya, stabilləşdirmə və plyonka əmələ gətirən xüsusiyyətlərə malik qeyri-ionlu sellüloz efiridir. Bununla belə, yüksək temperatur şəraitində HPMC termal deqradasiyaya məruz qalacaq ki, bu da praktiki tətbiqlərdə onun sabitliyinə və performansına mühüm təsir göstərir.
HPMC-nin istilik deqradasiyası prosesi
HPMC-nin istilik deqradasiyası əsasən fiziki və kimyəvi dəyişiklikləri əhatə edir. Fiziki dəyişikliklər əsasən suyun buxarlanması, şüşə keçidi və özlülüyün azalması kimi təzahür edir, kimyəvi dəyişikliklər isə molekulyar quruluşun pozulması, funksional qrupların parçalanması və yekun karbonlaşma prosesini əhatə edir.
1. Aşağı temperatur mərhələsi (100–200°C): suyun buxarlanması və ilkin parçalanması
Aşağı temperatur şəraitində (təxminən 100°C) HPMC əsasən suyun buxarlanmasına və şüşə keçidinə məruz qalır. HPMC-də müəyyən miqdarda bağlı su olduğundan, bu su qızdırma zamanı tədricən buxarlanacaq və beləliklə onun reoloji xüsusiyyətlərinə təsir edəcəkdir. Bundan əlavə, temperaturun artması ilə HPMC-nin özlülüyü də azalacaq. Bu mərhələdəki dəyişikliklər əsasən fiziki xassələrdə dəyişikliklərdir, kimyəvi quruluş isə əsasən dəyişməz qalır.
Temperatur 150-200°C-ə yüksəlməyə davam etdikdə, HPMC ilkin kimyəvi parçalanma reaksiyalarına başlayır. Əsasən hidroksipropil və metoksi funksional qruplarının çıxarılmasında özünü göstərir, nəticədə molekulyar çəki və struktur dəyişiklikləri azalır. Bu mərhələdə HPMC az miqdarda metanol və propionaldehid kimi kiçik uçucu molekullar istehsal edə bilər.
2. Orta temperatur mərhələsi (200-300°C): əsas zəncirin deqradasiyası və kiçik molekulların yaranması
Temperatur daha da 200-300°C-ə qaldırıldıqda, HPMC-nin parçalanma sürəti əhəmiyyətli dərəcədə sürətlənir. Əsas deqradasiya mexanizmlərinə aşağıdakılar daxildir:
Efir bağının qırılması: HPMC-nin əsas zənciri qlükoza halqa vahidləri ilə bağlanır və içindəki efir bağları yüksək temperaturda tədricən qırılır və polimer zəncirinin parçalanmasına səbəb olur.
Dehidrasiya reaksiyası: HPMC-nin şəkər halqası strukturu yüksək temperaturda dehidrasiya reaksiyasına məruz qala bilər ki, bu da daha da uçucu məhsullara parçalanır.
Kiçik molekullu uçucu maddələrin buraxılması: Bu mərhələdə HPMC CO, CO₂, H₂O və formaldehid, asetaldehid və akrolein kimi kiçik molekullu üzvi maddələri buraxır.
Bu dəyişikliklər HPMC-nin molekulyar çəkisinin əhəmiyyətli dərəcədə azalmasına, viskozitenin əhəmiyyətli dərəcədə azalmasına səbəb olacaq və material sarıya çevriləcək və hətta kokslaşma istehsal edəcəkdir.
3. Yüksək temperatur mərhələsi (300–500°C): karbonlaşma və kokslaşma
Temperatur 300°C-dən yuxarı qalxdıqda, HPMC şiddətli deqradasiya mərhələsinə keçir. Bu zaman əsas zəncirin daha da qırılması və kiçik molekullu birləşmələrin uçuculaşması maddi strukturun tam məhvinə gətirib çıxarır və nəhayət karbonlu qalıqlar (koks) əmələ gətirir. Bu mərhələdə əsasən aşağıdakı reaksiyalar baş verir:
Oksidləşdirici parçalanma: Yüksək temperaturda HPMC CO₂ və CO yaratmaq üçün oksidləşmə reaksiyasına məruz qalır və eyni zamanda karbonlu qalıqlar əmələ gətirir.
Kokslaşma reaksiyası: Polimer strukturunun bir hissəsi karbon qara və ya koks qalıqları kimi natamam yanma məhsullarına çevrilir.
Uçucu məhsullar: Etilen, propilen və metan kimi karbohidrogenləri buraxmağa davam edin.
Havada qızdırıldıqda, HPMC daha da yanmağa başlaya bilər, oksigen olmadıqda isitmə əsasən karbonlaşmış qalıqlar əmələ gətirir.
HPMC-nin istilik deqradasiyasına təsir edən amillər
HPMC-nin istilik deqradasiyası bir çox amillərdən təsirlənir, o cümlədən:
Kimyəvi quruluş: HPMC-də hidroksipropil və metoksi qruplarının əvəzlənmə dərəcəsi onun istilik sabitliyinə təsir göstərir. Ümumiyyətlə, daha yüksək hidroksipropil tərkibli HPMC daha yaxşı istilik sabitliyinə malikdir.
Mühit atmosferi: Havada HPMC oksidləşdirici deqradasiyaya meyllidir, inert qaz mühitində (azot kimi) onun istilik deqradasiyası daha yavaş olur.
İstilik dərəcəsi: Sürətli isitmə daha sürətli parçalanmaya gətirib çıxaracaq, yavaş isitmə isə HPMC-yə qaz halında olan uçucu məhsulların istehsalını tədricən karbonlaşdırmağa və azaltmağa kömək edə bilər.
Nəmlik: HPMC müəyyən miqdarda bağlı su ehtiva edir. İstilik prosesi zamanı nəmin buxarlanması onun şüşə keçid temperaturuna və deqradasiya prosesinə təsir edəcək.
HPMC-nin istilik deqradasiyasının praktik tətbiqi təsiri
HPMC-nin istilik deqradasiya xüsusiyyətləri onun tətbiqi sahəsində böyük əhəmiyyət kəsb edir. Məsələn:
Tikinti sənayesi: HPMC sement məhlulu və gips məmulatlarında istifadə olunur və yüksək temperaturda tikinti zamanı onun dayanıqlığı, yapışma performansına təsir edən deqradasiyanın qarşısını almaq üçün nəzərə alınmalıdır.
Əczaçılıq sənayesi: HPMC dərmana nəzarət edilən sərbəst buraxma agentidir və dərmanın sabitliyini təmin etmək üçün yüksək temperaturda istehsal zamanı parçalanmanın qarşısını almaq lazımdır.
Qida sənayesi: HPMC qida əlavəsidir və onun istilik deqradasiya xüsusiyyətləri onun yüksək temperaturda bişirmə və emalda tətbiq oluna biləcəyini müəyyən edir.
Termal deqradasiya prosesiHPMCaşağı temperatur mərhələsində suyun buxarlanmasına və ilkin deqradasiyasına, orta temperatur mərhələsində əsas zəncir parçalanmasına və kiçik molekulların uçuculuğuna, yüksək temperatur mərhələsində isə karbonlaşmaya və kokslaşmaya bölünə bilər. Onun istilik sabitliyinə kimyəvi quruluş, ətraf mühit, istilik dərəcəsi və nəmlik kimi amillər təsir edir. HPMC-nin istilik deqradasiyası mexanizmini başa düşmək onun tətbiqini optimallaşdırmaq və materialın dayanıqlığını yaxşılaşdırmaq üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir.
Göndərmə vaxtı: 28 mart 2025-ci il