Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je nejonski vodotopivi polimerni spoj dobiven kemijskom modifikacijom prirodne celuloze. Široko se koristi u prehrambenoj, medicinskoj, kozmetičkoj i građevinskoj industriji, posebno kao ljepilo, zgušnjivač, emulgator i suspenzijsko sredstvo u farmaceutskim preparatima. U procesu primjene, karakteristike viskoziteta HPMC vodenog rastvora su ključne za njegove performanse u različitim poljima.
1. Struktura i svojstva hidroksipropil metilceluloze
Molekularna struktura HPMC sadrži dvije supstituentske grupe, hidroksipropil (-CH₂CHOHCH₃) i metil (-OCH₃), što ga čini dobrom rastvorljivošću u vodi i sposobnošću modifikacije. HPMC molekularni lanac ima određenu krutu strukturu, ali može formirati i trodimenzionalnu mrežnu strukturu u vodenom rastvoru, što rezultira povećanjem viskoznosti. Njegova molekularna težina, tip supstituenta i stepen supstitucije (tj. stepen hidroksipropilne i metilne supstitucije svake jedinice) imaju važan uticaj na viskozitet rastvora.
2. Karakteristike viskoznosti vodenog rastvora
Karakteristike viskoziteta HPMC vodene otopine usko su povezane s faktorima kao što su koncentracija, molekulska težina, temperatura i pH vrijednost rastvarača. Općenito, viskoznost vodenog rastvora HPMC raste sa povećanjem njegove koncentracije. Njegova viskoznost pokazuje nenjutnovsko reološko ponašanje, to jest, kako se brzina smicanja povećava, viskoznost otopine postupno opada, pokazujući fenomen posmičnog stanjivanja.
(1) Učinak koncentracije
Postoji određena veza između viskoznosti HPMC vodene otopine i njene koncentracije. Kako se koncentracija HPMC povećava, molekularne interakcije u vodenoj otopini se pojačavaju, a preplitanje i umrežavanje molekularnih lanaca se povećava, što rezultira povećanjem viskoziteta otopine. Pri nižim koncentracijama, viskoznost HPMC vodene otopine raste linearno s povećanjem koncentracije, ali pri višim koncentracijama, rast viskoziteta otopine ima tendenciju da bude ravan i dostiže stabilnu vrijednost.
(2) Uticaj molekulske težine
Molekularna težina HPMC direktno utiče na viskozitet njegove vodene otopine. HPMC veće molekularne težine ima duže molekularne lance i može formirati složeniju trodimenzionalnu mrežnu strukturu u vodenom rastvoru, što rezultira većom viskoznošću. Nasuprot tome, HPMC sa nižom molekulskom težinom ima labaviju mrežnu strukturu i niži viskozitet zbog kraćih molekularnih lanaca. Stoga je pri nanošenju veoma važno odabrati HPMC sa odgovarajućom molekulskom težinom kako bi se postigao idealan efekat viskoznosti.
(3) Utjecaj temperature
Temperatura je važan faktor koji utiče na viskozitet HPMC vodenog rastvora. Kako temperatura raste, kretanje molekula vode se intenzivira, a viskoznost otopine obično opada. To je zato što kada temperatura poraste, sloboda HPMC molekularnog lanca se povećava i interakcija između molekula slabi, čime se smanjuje viskozitet otopine. Međutim, reakcija HPMC-a iz različitih serija ili marki na temperaturu također može varirati, tako da je potrebno temperaturne uvjete prilagoditi prema specifičnim zahtjevima primjene.
(4) Utjecaj pH vrijednosti
HPMC je sam po sebi nejonsko jedinjenje, a viskozitet njegove vodene otopine je osjetljiv na promjene pH. Iako HPMC pokazuje relativno stabilne karakteristike viskoziteta u kiselim ili neutralnim sredinama, rastvorljivost i viskozitet HPMC će biti pogođeni u ekstremno kiselim ili alkalnim sredinama. Na primjer, pod jakim kiselim ili jakim alkalnim uvjetima, HPMC molekuli mogu biti djelimično razgrađeni, čime se smanjuje viskozitet njegove vodene otopine.
3. Reološka analiza viskoznih karakteristika HPMC vodenog rastvora
Reološko ponašanje HPMC vodenog rastvora obično pokazuje nenjutnovske karakteristike fluida, što znači da njegov viskozitet nije povezan samo sa faktorima kao što su koncentracija rastvora i molekularna težina, već i sa brzinom smicanja. Uopšteno govoreći, pri niskim brzinama smicanja, HPMC vodeni rastvor pokazuje veći viskozitet, dok kako se brzina smicanja povećava, viskoznost opada. Ovakvo ponašanje se naziva "smicanje stanjivanja" ili "smicanje stanjivanja" i vrlo je važno u mnogim praktičnim primjenama. Na primjer, u oblastima premaza, farmaceutskih preparata, prerade hrane, itd., karakteristike smičnog stanjivanja HPMC-a mogu osigurati održavanje visokog viskoziteta tijekom primjene pri malim brzinama i da može lakše teći u uvjetima smicanja velike brzine.
4. Ostali faktori koji utiču na viskozitet HPMC vodenog rastvora
(1) Uticaj soli
Dodatak otopljenih soli (kao što je natrijum hlorid) može povećati viskozitet HPMC vodenog rastvora. To je zato što sol može poboljšati interakciju između molekula mijenjajući ionsku snagu otopine, tako da HPMC molekuli formiraju kompaktniju mrežnu strukturu, čime se povećava viskozitet. Međutim, utjecaj vrste soli i koncentracije na viskozitet također se mora prilagoditi specifičnim okolnostima.
(2) Učinak drugih aditiva
Dodavanje drugih aditiva (kao što su surfaktanti, polimeri, itd.) HPMC vodenom rastvoru će takođe uticati na viskoznost. Na primjer, surfaktanti mogu smanjiti viskoznost HPMC-a, posebno kada je koncentracija tenzida visoka. Osim toga, određeni polimeri ili čestice također mogu stupiti u interakciju s HPMC i promijeniti reološka svojstva njegove otopine.
Karakteristike viskozitetahidroksipropil metilceluloza vodeni rastvor pod uticajem mnogih faktora, uključujući koncentraciju, molekularnu težinu, temperaturu, pH vrednost, itd. HPMC vodeni rastvor obično pokazuje nenjutnovske reološke osobine, ima dobra svojstva zgušnjavanja i stanjivanja i široko se koristi u različitim industrijskim i farmaceutskim poljima. Razumijevanje i savladavanje ovih karakteristika viskoznosti pomoći će optimizirati upotrebu HPMC-a u različitim aplikacijama. U praktičnim primenama, odgovarajući tip HPMC i procesni uslovi treba da budu odabrani u skladu sa specifičnim potrebama da bi se dobio idealan viskozitet i reološka svojstva.
Vrijeme objave: Mar-01-2025