হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ (HPMC)এটি একটি জল-দ্রবণীয় পলিমার যৌগ যা নির্মাণ, ঔষধ, খাদ্য এবং রাসায়নিক শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এটি একটি অ-আয়নিক সেলুলোজ ইথার যা প্রাকৃতিক সেলুলোজের রাসায়নিক পরিবর্তনের মাধ্যমে প্রাপ্ত হয়, যার ঘনত্ব, ইমালসিফিকেশন, স্থিতিশীলতা এবং ফিল্ম-গঠনের বৈশিষ্ট্য ভালো। তবে, উচ্চ তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে, HPMC তাপীয় অবক্ষয়ের মধ্য দিয়ে যাবে, যা ব্যবহারিক প্রয়োগে এর স্থায়িত্ব এবং কর্মক্ষমতার উপর গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলবে।
HPMC এর তাপীয় অবক্ষয় প্রক্রিয়া
HPMC-এর তাপীয় অবক্ষয়ের মধ্যে প্রধানত ভৌত পরিবর্তন এবং রাসায়নিক পরিবর্তন অন্তর্ভুক্ত থাকে। ভৌত পরিবর্তনগুলি মূলত জলের বাষ্পীভবন, কাচের স্থানান্তর এবং সান্দ্রতা হ্রাস হিসাবে প্রকাশিত হয়, যেখানে রাসায়নিক পরিবর্তনগুলির মধ্যে আণবিক কাঠামোর ধ্বংস, কার্যকরী গোষ্ঠী বিভাজন এবং চূড়ান্ত কার্বনাইজেশন প্রক্রিয়া জড়িত।
১. নিম্ন তাপমাত্রার পর্যায় (১০০-২০০°C): জলের বাষ্পীভবন এবং প্রাথমিক পচন
নিম্ন তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে (প্রায় ১০০° সেলসিয়াস), HPMC মূলত জলীয় বাষ্পীভবন এবং কাচের পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায়। যেহেতু HPMC-তে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে আবদ্ধ জল থাকে, তাই এই জল গরম করার সময় ধীরে ধীরে বাষ্পীভূত হবে, ফলে এর রিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলি প্রভাবিত হবে। এছাড়াও, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে HPMC-এর সান্দ্রতাও হ্রাস পাবে। এই পর্যায়ে পরিবর্তনগুলি মূলত ভৌত বৈশিষ্ট্যের পরিবর্তন, যখন রাসায়নিক গঠন মূলত অপরিবর্তিত থাকে।
যখন তাপমাত্রা ১৫০-২০০°C পর্যন্ত বাড়তে থাকে, তখন HPMC প্রাথমিক রাসায়নিক অবক্ষয় বিক্রিয়া শুরু করে। এটি মূলত হাইড্রোক্সপ্রোপাইল এবং মিথক্সি কার্যকরী গোষ্ঠী অপসারণের মাধ্যমে প্রকাশিত হয়, যার ফলে আণবিক ওজন হ্রাস পায় এবং কাঠামোগত পরিবর্তন হয়। এই পর্যায়ে, HPMC অল্প পরিমাণে ছোট উদ্বায়ী অণু তৈরি করতে পারে, যেমন মিথানল এবং প্রোপিওনালডিহাইড।
২. মাঝারি তাপমাত্রার পর্যায় (২০০-৩০০°C): প্রধান শৃঙ্খলের অবক্ষয় এবং ছোট অণু উৎপাদন
যখন তাপমাত্রা আরও ২০০-৩০০°C পর্যন্ত বাড়ানো হয়, তখন HPMC-এর পচন হার উল্লেখযোগ্যভাবে ত্বরান্বিত হয়। প্রধান অবক্ষয় প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে রয়েছে:
ইথার বন্ড ভাঙা: HPMC-এর প্রধান শৃঙ্খল গ্লুকোজ রিং ইউনিট দ্বারা সংযুক্ত থাকে এবং এর মধ্যে থাকা ইথার বন্ডগুলি উচ্চ তাপমাত্রায় ধীরে ধীরে ভেঙে যায়, যার ফলে পলিমার শৃঙ্খল পচে যায়।
ডিহাইড্রেশন বিক্রিয়া: HPMC-এর চিনির বলয় কাঠামো উচ্চ তাপমাত্রায় ডিহাইড্রেশন বিক্রিয়া সহ্য করে একটি অস্থির মধ্যবর্তী পদার্থ তৈরি করতে পারে, যা আরও পচে উদ্বায়ী পণ্যে পরিণত হয়।
ক্ষুদ্র অণু উদ্বায়ী পদার্থের মুক্তি: এই পর্যায়ে, HPMC CO, CO₂, H₂O এবং ক্ষুদ্র অণু জৈব পদার্থ, যেমন ফর্মালডিহাইড, অ্যাসিটালডিহাইড এবং অ্যাক্রোলিন নির্গত করে।
এই পরিবর্তনগুলির ফলে HPMC-এর আণবিক ওজন উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পাবে, সান্দ্রতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পাবে এবং উপাদানটি হলুদ হতে শুরু করবে এবং এমনকি কোকিং তৈরি করবে।
৩. উচ্চ তাপমাত্রার পর্যায় (৩০০-৫০০°C): কার্বনাইজেশন এবং কোকিং
যখন তাপমাত্রা ৩০০°C এর উপরে উঠে যায়, তখন HPMC একটি তীব্র অবক্ষয় পর্যায়ে প্রবেশ করে। এই সময়ে, মূল শৃঙ্খলের আরও ভাঙন এবং ছোট অণু যৌগগুলির উদ্বায়ীকরণের ফলে উপাদান কাঠামো সম্পূর্ণ ধ্বংস হয়ে যায় এবং অবশেষে কার্বনেসিয়াস অবশিষ্টাংশ (কোক) তৈরি হয়। এই পর্যায়ে প্রধানত নিম্নলিখিত প্রতিক্রিয়াগুলি ঘটে:
জারণমূলক অবক্ষয়: উচ্চ তাপমাত্রায়, HPMC জারণ বিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায় CO₂ এবং CO উৎপন্ন করে, এবং একই সাথে কার্বনযুক্ত অবশিষ্টাংশ তৈরি করে।
কোকিং বিক্রিয়া: পলিমার কাঠামোর কিছু অংশ অসম্পূর্ণ দহন পণ্যে রূপান্তরিত হয়, যেমন কার্বন ব্ল্যাক বা কোকের অবশিষ্টাংশ।
উদ্বায়ী পণ্য: ইথিলিন, প্রোপিলিন এবং মিথেনের মতো হাইড্রোকার্বন নির্গত করতে থাকুন।
বাতাসে উত্তপ্ত হলে, HPMC আরও পুড়ে যেতে পারে, অন্যদিকে অক্সিজেনের অনুপস্থিতিতে উত্তপ্ত হলে মূলত কার্বনযুক্ত অবশিষ্টাংশ তৈরি হয়।
HPMC এর তাপীয় অবক্ষয়কে প্রভাবিত করার কারণগুলি
HPMC-এর তাপীয় অবক্ষয় অনেক কারণ দ্বারা প্রভাবিত হয়, যার মধ্যে রয়েছে:
রাসায়নিক গঠন: HPMC-তে হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল এবং মিথক্সি গ্রুপের প্রতিস্থাপনের মাত্রা এর তাপীয় স্থায়িত্বকে প্রভাবিত করে। সাধারণভাবে বলতে গেলে, উচ্চতর হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল উপাদান সহ HPMC-এর তাপীয় স্থায়িত্ব ভালো।
পরিবেশগত বায়ুমণ্ডল: বাতাসে, HPMC জারণ ক্ষয়ের ঝুঁকিতে থাকে, অন্যদিকে নিষ্ক্রিয় গ্যাসীয় পরিবেশে (যেমন নাইট্রোজেন), এর তাপীয় ক্ষয়ের হার ধীর হয়।
উত্তাপের হার: দ্রুত উত্তাপের ফলে দ্রুত পচন ঘটবে, অন্যদিকে ধীর উত্তাপের ফলে HPMC ধীরে ধীরে কার্বনাইজ হতে পারে এবং গ্যাসীয় উদ্বায়ী পণ্যের উৎপাদন কমাতে পারে।
আর্দ্রতার পরিমাণ: HPMC-তে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে আবদ্ধ জল থাকে। গরম করার প্রক্রিয়া চলাকালীন, আর্দ্রতার বাষ্পীভবন এর কাচের স্থানান্তর তাপমাত্রা এবং অবক্ষয় প্রক্রিয়াকে প্রভাবিত করবে।
HPMC এর তাপীয় অবক্ষয়ের ব্যবহারিক প্রয়োগের প্রভাব
HPMC এর তাপীয় অবক্ষয় বৈশিষ্ট্যগুলি এর প্রয়োগের ক্ষেত্রে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। উদাহরণস্বরূপ:
নির্মাণ শিল্প: HPMC সিমেন্ট মর্টার এবং জিপসাম পণ্যে ব্যবহৃত হয়, এবং উচ্চ-তাপমাত্রা নির্মাণের সময় এর স্থায়িত্ব বিবেচনা করা উচিত যাতে বন্ধন কর্মক্ষমতা প্রভাবিত না হয়।
ঔষধ শিল্প: HPMC একটি ওষুধ নিয়ন্ত্রিত মুক্তি এজেন্ট, এবং ওষুধের স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করার জন্য উচ্চ-তাপমাত্রা উৎপাদনের সময় পচন এড়ানো উচিত।
খাদ্য শিল্প: HPMC একটি খাদ্য সংযোজনকারী, এবং এর তাপীয় অবক্ষয় বৈশিষ্ট্যগুলি উচ্চ-তাপমাত্রা বেকিং এবং প্রক্রিয়াকরণে এর প্রযোজ্যতা নির্ধারণ করে।
তাপীয় অবক্ষয় প্রক্রিয়াএইচপিএমসিনিম্ন-তাপমাত্রার পর্যায়ে জলীয় বাষ্পীভবন এবং প্রাথমিক অবক্ষয়, মাঝারি-তাপমাত্রার পর্যায়ে প্রধান শৃঙ্খল বিদারণ এবং ছোট অণু উদ্বায়ীকরণ এবং উচ্চ-তাপমাত্রার পর্যায়ে কার্বনাইজেশন এবং কোকিং-এ ভাগ করা যেতে পারে। এর তাপীয় স্থিতিশীলতা রাসায়নিক গঠন, পরিবেষ্টিত বায়ুমণ্ডল, তাপীকরণের হার এবং আর্দ্রতার পরিমাণের মতো কারণগুলির দ্বারা প্রভাবিত হয়। HPMC-এর তাপীয় অবক্ষয় প্রক্রিয়া বোঝা এর প্রয়োগকে সর্বোত্তম করার এবং উপাদানের স্থিতিশীলতা উন্নত করার জন্য অত্যন্ত মূল্যবান।
পোস্টের সময়: মার্চ-২৮-২০২৫