हाइड्रोक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज (एचपीएमसी)एक जल-घुलनशील बहुलक यौगिक है जिसका व्यापक रूप से निर्माण, चिकित्सा, खाद्य और रासायनिक उद्योगों में उपयोग किया जाता है। यह प्राकृतिक सेल्यूलोज के रासायनिक संशोधन द्वारा प्राप्त एक गैर-आयनिक सेल्यूलोज ईथर है, जिसमें अच्छा गाढ़ापन, पायसीकरण, स्थिरीकरण और फिल्म बनाने वाले गुण होते हैं। हालांकि, उच्च तापमान की स्थिति में, एचपीएमसी थर्मल गिरावट से गुजरेगा, जिसका व्यावहारिक अनुप्रयोगों में इसकी स्थिरता और प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।
एचपीएमसी की थर्मल गिरावट प्रक्रिया
एचपीएमसी के थर्मल डिग्रेडेशन में मुख्य रूप से भौतिक परिवर्तन और रासायनिक परिवर्तन शामिल हैं। भौतिक परिवर्तन मुख्य रूप से जल वाष्पीकरण, ग्लास संक्रमण और चिपचिपाहट में कमी के रूप में प्रकट होते हैं, जबकि रासायनिक परिवर्तनों में आणविक संरचना का विनाश, कार्यात्मक समूह दरार और अंतिम कार्बनीकरण प्रक्रिया शामिल होती है।
1. निम्न तापमान अवस्था (100-200°C): जल वाष्पीकरण और प्रारंभिक अपघटन
कम तापमान की स्थिति (लगभग 100 डिग्री सेल्सियस) में, एचपीएमसी मुख्य रूप से पानी के वाष्पीकरण और कांच संक्रमण से गुजरता है। चूंकि एचपीएमसी में एक निश्चित मात्रा में बाध्य पानी होता है, इसलिए यह पानी गर्म होने के दौरान धीरे-धीरे वाष्पित हो जाएगा, जिससे इसके रियोलॉजिकल गुण प्रभावित होंगे। इसके अलावा, तापमान बढ़ने के साथ एचपीएमसी की चिपचिपाहट भी कम हो जाएगी। इस चरण में परिवर्तन मुख्य रूप से भौतिक गुणों में परिवर्तन होते हैं, जबकि रासायनिक संरचना मूल रूप से अपरिवर्तित रहती है।
जब तापमान 150-200 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ता रहता है, तो HPMC प्रारंभिक रासायनिक गिरावट प्रतिक्रियाओं से गुजरना शुरू कर देता है। यह मुख्य रूप से हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल और मेथॉक्सी कार्यात्मक समूहों को हटाने में प्रकट होता है, जिसके परिणामस्वरूप आणविक भार और संरचनात्मक परिवर्तनों में कमी आती है। इस स्तर पर, HPMC मेथनॉल और प्रोपिओनाल्डिहाइड जैसे छोटे वाष्पशील अणुओं की एक छोटी मात्रा का उत्पादन कर सकता है।
2. मध्यम तापमान चरण (200-300°C): मुख्य श्रृंखला क्षरण और छोटे अणु उत्पादन
जब तापमान को 200-300 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ा दिया जाता है, तो HPMC की अपघटन दर काफी तेज हो जाती है। मुख्य अपघटन तंत्र में शामिल हैं:
ईथर बंधन टूटना: एचपीएमसी की मुख्य श्रृंखला ग्लूकोज रिंग इकाइयों से जुड़ी होती है, और इसमें मौजूद ईथर बंधन धीरे-धीरे उच्च तापमान पर टूट जाते हैं, जिससे बहुलक श्रृंखला विघटित हो जाती है।
निर्जलीकरण अभिक्रिया: एच.पी.एम.सी. की शर्करा वलय संरचना उच्च तापमान पर निर्जलीकरण अभिक्रिया से गुजर सकती है, जिससे एक अस्थिर मध्यवर्ती पदार्थ बनता है, जो आगे चलकर वाष्पशील उत्पादों में विघटित हो जाता है।
छोटे अणु वाष्पशील पदार्थों का उत्सर्जन: इस चरण के दौरान, एचपीएमसी CO, CO₂, H₂O और छोटे अणु कार्बनिक पदार्थ, जैसे कि फॉर्मेल्डिहाइड, एसीटैल्डिहाइड और एक्रोलिन का उत्सर्जन करता है।
इन परिवर्तनों के कारण HPMC का आणविक भार काफी कम हो जाएगा, श्यानता भी काफी कम हो जाएगी, तथा पदार्थ पीला पड़ने लगेगा और यहां तक कि कोकिंग भी उत्पन्न होगी।
3. उच्च तापमान अवस्था (300-500°C): कार्बनीकरण और कोकिंग
जब तापमान 300 डिग्री सेल्सियस से ऊपर बढ़ जाता है, तो HPMC एक हिंसक गिरावट चरण में प्रवेश करता है। इस समय, मुख्य श्रृंखला के आगे टूटने और छोटे अणु यौगिकों के वाष्पीकरण से सामग्री संरचना का पूर्ण विनाश होता है, और अंत में कार्बनयुक्त अवशेष (कोक) बनते हैं। इस चरण में मुख्य रूप से निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
ऑक्सीडेटिव गिरावट: उच्च तापमान पर, एचपीएमसी ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया से गुजरता है जिससे CO2 और CO उत्पन्न होते हैं, और साथ ही कार्बनयुक्त अवशेष बनते हैं।
कोकिंग अभिक्रिया: बहुलक संरचना का कुछ भाग अपूर्ण दहन उत्पादों, जैसे कार्बन ब्लैक या कोक अवशेषों में परिवर्तित हो जाता है।
वाष्पशील उत्पाद: एथिलीन, प्रोपिलीन और मीथेन जैसे हाइड्रोकार्बन का उत्सर्जन जारी रखते हैं।
हवा में गर्म करने पर, एचपीएमसी और अधिक जल सकता है, जबकि ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में गर्म करने पर मुख्य रूप से कार्बनयुक्त अवशेष बनते हैं।
एचपीएमसी के तापीय क्षरण को प्रभावित करने वाले कारक
एचपीएमसी का तापीय क्षरण कई कारकों से प्रभावित होता है, जिनमें शामिल हैं:
रासायनिक संरचना: HPMC में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल और मेथॉक्सी समूहों के प्रतिस्थापन की डिग्री इसकी तापीय स्थिरता को प्रभावित करती है। आम तौर पर, उच्च हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल सामग्री वाले HPMC में बेहतर तापीय स्थिरता होती है।
परिवेशी वातावरण: हवा में, एचपीएमसी ऑक्सीडेटिव गिरावट के लिए प्रवण होता है, जबकि निष्क्रिय गैस वातावरण (जैसे नाइट्रोजन) में, इसकी तापीय गिरावट दर धीमी होती है।
तापन दर: तीव्र तापन से अपघटन तेजी से होगा, जबकि धीमी तापन से HPMC को धीरे-धीरे कार्बनीकरण करने में मदद मिलेगी और गैसीय वाष्पशील उत्पादों के उत्पादन में कमी आएगी।
नमी की मात्रा: HPMC में एक निश्चित मात्रा में बंधित जल होता है। हीटिंग प्रक्रिया के दौरान, नमी का वाष्पीकरण इसके ग्लास संक्रमण तापमान और गिरावट प्रक्रिया को प्रभावित करेगा।
एचपीएमसी के ऊष्मीय क्षरण का व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रभाव
एचपीएमसी की थर्मल डिग्रेडेशन विशेषताएँ इसके अनुप्रयोग क्षेत्र में बहुत महत्वपूर्ण हैं। उदाहरण के लिए:
निर्माण उद्योग: एचपीएमसी का उपयोग सीमेंट मोर्टार और जिप्सम उत्पादों में किया जाता है, और उच्च तापमान निर्माण के दौरान इसकी स्थिरता पर विचार किया जाना चाहिए, ताकि संबंधन प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले क्षरण से बचा जा सके।
दवा उद्योग: एचपीएमसी एक दवा नियंत्रित रिलीज एजेंट है, और दवा की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए उच्च तापमान उत्पादन के दौरान अपघटन से बचा जाना चाहिए।
खाद्य उद्योग: एचपीएमसी एक खाद्य योज्य है, और इसकी तापीय गिरावट विशेषताएं उच्च तापमान बेकिंग और प्रसंस्करण में इसकी प्रयोज्यता निर्धारित करती हैं।
थर्मल गिरावट प्रक्रियाएचपीएमसीइसे निम्न तापमान चरण में जल वाष्पीकरण और प्रारंभिक गिरावट, मध्यम तापमान चरण में मुख्य श्रृंखला दरार और छोटे अणु वाष्पीकरण, और उच्च तापमान चरण में कार्बनीकरण और कोकिंग में विभाजित किया जा सकता है। इसकी थर्मल स्थिरता रासायनिक संरचना, परिवेश वातावरण, हीटिंग दर और नमी सामग्री जैसे कारकों से प्रभावित होती है। एचपीएमसी के थर्मल गिरावट तंत्र को समझना इसके अनुप्रयोग को अनुकूलित करने और सामग्री स्थिरता में सुधार करने के लिए बहुत मूल्यवान है।
पोस्ट करने का समय: मार्च-28-2025