Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա (HPMC)ջրում լուծվող պոլիմերային միացություն է, որը լայնորեն օգտագործվում է շինարարության, բժշկության, սննդի և քիմիական արդյունաբերության մեջ: Այն ոչ իոնային ցելյուլոզային եթեր է, որը ստացվում է բնական ցելյուլոզայի քիմիական ձևափոխմամբ, լավ խտացնող, էմուլսացնող, կայունացնող և թաղանթ ձևավորող հատկություններով: Այնուամենայնիվ, բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում HPMC-ն ենթարկվելու է ջերմային քայքայման, ինչը կարևոր ազդեցություն ունի դրա կայունության և գործնական կիրառման վրա:
HPMC-ի ջերմային քայքայման գործընթացը
HPMC-ի ջերմային քայքայումը հիմնականում ներառում է ֆիզիկական և քիմիական փոփոխություններ: Ֆիզիկական փոփոխությունները հիմնականում դրսևորվում են որպես ջրի գոլորշիացում, ապակու անցում և մածուցիկության նվազում, մինչդեռ քիմիական փոփոխությունները ներառում են մոլեկուլային կառուցվածքի քայքայումը, ֆունկցիոնալ խմբի բաժանումը և վերջնական կարբոնացման գործընթացը:
1. Ցածր ջերմաստիճանի փուլ (100–200°C)՝ ջրի գոլորշիացում և սկզբնական քայքայում
Ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում (մոտ 100°C) HPMC-ն հիմնականում ենթարկվում է ջրի գոլորշիացման և ապակու անցման: Քանի որ HPMC-ն պարունակում է որոշակի քանակությամբ կապված ջուր, այդ ջուրը տաքանալու ընթացքում աստիճանաբար գոլորշիանում է՝ այդպիսով ազդելով դրա ռեոլոգիական հատկությունների վրա: Բացի այդ, ջերմաստիճանի բարձրացմամբ կնվազի նաև HPMC-ի մածուցիկությունը։ Այս փուլում փոփոխությունները հիմնականում ֆիզիկական հատկությունների փոփոխություններ են, մինչդեռ քիմիական կառուցվածքը հիմնականում մնում է անփոփոխ:
Երբ ջերմաստիճանը շարունակում է բարձրանալ մինչև 150-200°C, HPMC-ն սկսում է ենթարկվել նախնական քիմիական քայքայման ռեակցիաների: Այն հիմնականում դրսևորվում է հիդրօքսիպրոպիլային և մետօքսի ֆունկցիոնալ խմբերի հեռացմամբ, ինչի հետևանքով նվազում է մոլեկուլային քաշը և կառուցվածքային փոփոխությունները։ Այս փուլում HPMC-ն կարող է արտադրել փոքր քանակությամբ փոքր ցնդող մոլեկուլներ, ինչպիսիք են մեթանոլը և պրոպիոնալդեհիդը:
2. Միջին ջերմաստիճանի փուլ (200-300°C). հիմնական շղթայի քայքայումը և փոքր մոլեկուլների առաջացումը
Երբ ջերմաստիճանը հետագայում ավելանում է մինչև 200-300°C, HPMC-ի տարրալուծման արագությունը զգալիորեն արագանում է: Քայքայման հիմնական մեխանիզմները ներառում են.
Եթերային կապի խզում. HPMC-ի հիմնական շղթան միացված է գլյուկոզայի օղակների միավորներով, և դրանում առկա եթերային կապերը աստիճանաբար կոտրվում են բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում՝ պատճառ դառնալով պոլիմերային շղթայի քայքայման:
Ջրազրկման ռեակցիա. HPMC-ի շաքարի օղակի կառուցվածքը բարձր ջերմաստիճանում կարող է ենթարկվել ջրազրկման ռեակցիայի՝ ձևավորելով անկայուն միջանկյալ նյութ, որը հետագայում քայքայվում է ցնդող արտադրանքի:
Փոքր մոլեկուլային ցնդող նյութերի արտազատում. Այս փուլում HPMC-ն արտազատում է CO, CO2, H2O և փոքր մոլեկուլային օրգանական նյութեր, ինչպիսիք են ֆորմալդեհիդը, ացետալդեհիդը և ակրոլեինը:
Այս փոփոխությունները կհանգեցնեն նրան, որ HPMC-ի մոլեկուլային քաշը զգալիորեն կնվազի, մածուցիկությունը զգալիորեն կնվազի, և նյութը կսկսի դեղինանալ և նույնիսկ արտադրել կոքս:
3. Բարձր ջերմաստիճանի փուլ (300–500°C)՝ կարբոնացում և կոքսացում
Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է 300°C-ից բարձր, HPMC-ն անցնում է բռնի դեգրադացիայի փուլ: Այս պահին հիմնական շղթայի հետագա կոտրումը և փոքր մոլեկուլային միացությունների ցնդումը հանգեցնում են նյութի կառուցվածքի ամբողջական ոչնչացմանը և վերջապես ձևավորվում են ածխածնային մնացորդներ (կոքս): Այս փուլում հիմնականում տեղի են ունենում հետևյալ ռեակցիաները.
Օքսիդատիվ քայքայում. բարձր ջերմաստիճանում HPMC-ն ենթարկվում է օքսիդացման ռեակցիայի՝ առաջացնելով CO2 և CO, և միևնույն ժամանակ ձևավորում է ածխածնային մնացորդներ:
Կոքսացման ռեակցիա. Պոլիմերային կառուցվածքի մի մասը վերածվում է թերի այրման արտադրանքի, ինչպիսիք են ածխածնի սևը կամ կոքսի մնացորդները:
Ցնդող ապրանքներ. Շարունակեք արտազատել ածխաջրածիններ, ինչպիսիք են էթիլենը, պրոպիլենը և մեթանը:
Օդում տաքացնելիս HPMC-ն կարող է հետագայում այրվել, մինչդեռ թթվածնի բացակայության դեպքում տաքացնելով հիմնականում կարբոնացված մնացորդներ են գոյանում:
HPMC-ի ջերմային քայքայման վրա ազդող գործոններ
HPMC-ի ջերմային քայքայման վրա ազդում են բազմաթիվ գործոններ, այդ թվում՝
Քիմիական կառուցվածք. HPMC-ում հիդրօքսիպրոպիլային և մեթոքսի խմբերի փոխարինման աստիճանը ազդում է դրա ջերմային կայունության վրա: Ընդհանուր առմամբ, ավելի բարձր հիդրօքսիպրոպիլի պարունակությամբ HPMC-ն ավելի լավ ջերմային կայունություն ունի:
Շրջակա միջավայր. օդում HPMC-ն հակված է օքսիդատիվ քայքայման, մինչդեռ իներտ գազային միջավայրում (օրինակ՝ ազոտը) դրա ջերմային քայքայման արագությունը ավելի դանդաղ է:
Ջեռուցման արագություն. Արագ ջեռուցումը կհանգեցնի ավելի արագ քայքայման, մինչդեռ դանդաղ տաքացումը կարող է օգնել HPMC-ին աստիճանաբար ածխաջրացնել և նվազեցնել գազային ցնդող արտադրանքի արտադրությունը:
Խոնավության պարունակությունը. HPMC-ն պարունակում է որոշակի քանակությամբ կապված ջուր: Ջեռուցման գործընթացում խոնավության գոլորշիացումը կազդի դրա ապակու անցման ջերմաստիճանի և քայքայման գործընթացի վրա:
HPMC-ի ջերմային քայքայման գործնական կիրառման ազդեցությունը
HPMC-ի ջերմային քայքայման բնութագրերը մեծ նշանակություն ունեն դրա կիրառման ոլորտում: Օրինակ.
Շինարարական արդյունաբերություն. HPMC-ն օգտագործվում է ցեմենտի շաղախի և գիպսային արտադրատեսակների մեջ, և դրա կայունությունը պետք է հաշվի առնել բարձր ջերմաստիճանի շինարարության ժամանակ՝ դեգրադացիայից խուսափելու համար, որը կազդի կապի աշխատանքի վրա:
Դեղագործական արդյունաբերություն. HPMC-ն դեղամիջոցի վերահսկվող ազատման միջոց է, և բարձր ջերմաստիճանի արտադրության ժամանակ պետք է խուսափել քայքայվելուց՝ դեղամիջոցի կայունությունն ապահովելու համար:
Սննդի արդյունաբերություն. HPMC-ն սննդային հավելում է, և դրա ջերմային քայքայման բնութագրերը որոշում են դրա կիրառելիությունը բարձր ջերմաստիճանի թխման և վերամշակման մեջ:
Ջերմային քայքայման գործընթացըHPMCկարելի է բաժանել ջրի գոլորշիացման և նախնական քայքայման ցածր ջերմաստիճանի փուլում, հիմնական շղթայի ճեղքումը և փոքր մոլեկուլների ցնդումը միջին ջերմաստիճանի փուլում և կարբոնացման և կոքսացմանը բարձր ջերմաստիճանի փուլում: Նրա ջերմային կայունության վրա ազդում են այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են քիմիական կառուցվածքը, շրջակա միջավայրի մթնոլորտը, ջեռուցման արագությունը և խոնավության պարունակությունը: HPMC-ի ջերմային քայքայման մեխանիզմը հասկանալը մեծ նշանակություն ունի դրա կիրառումը օպտիմալացնելու և նյութի կայունությունը բարելավելու համար:
Հրապարակման ժամանակը՝ Մար-28-2025