Hidroksipropilmetilceliuliozė (HPMC) yra nejoninis vandenyje tirpus polimerinis junginys, gaunamas chemiškai modifikuojant natūralią celiuliozę. Jis plačiai naudojamas maisto, medicinos, kosmetikos ir statybos pramonėje, ypač kaip klijai, tirštiklis, emulsiklis ir suspenduojantis agentas farmacijos preparatuose. Taikymo procese HPMC vandeninio tirpalo klampumo charakteristikos yra labai svarbios jo veikimui įvairiose srityse.
1. Hidroksipropilmetilceliuliozės sandara ir savybės
HPMC molekulinėje struktūroje yra dvi pakaitų grupės, hidroksipropilas (-CH₂CHOHCH₃) ir metilo (-OCH₃), todėl jis gerai tirpsta vandenyje ir modifikuojamas. HPMC molekulinė grandinė turi tam tikrą standžią struktūrą, tačiau ji taip pat gali sudaryti trimatę tinklo struktūrą vandeniniame tirpale, todėl padidėja klampumas. Jo molekulinė masė, pakaito tipas ir pakeitimo laipsnis (ty kiekvieno vieneto hidroksipropilo ir metilo pakeitimo laipsnis) turi didelę įtaką tirpalo klampumui.
2. Vandeninio tirpalo klampumo charakteristikos
HPMC vandeninio tirpalo klampumo charakteristikos yra glaudžiai susijusios su tokiais veiksniais kaip tirpiklio koncentracija, molekulinė masė, temperatūra ir pH vertė. Paprastai HPMC vandeninio tirpalo klampumas didėja didėjant jo koncentracijai. Jo klampumas rodo neniutono reologinį elgesį, tai yra, didėjant šlyties greičiui, tirpalo klampumas palaipsniui mažėja, o tai rodo šlyties plonėjimo reiškinį.
(1) Koncentracijos poveikis
Yra tam tikras ryšys tarp HPMC vandeninio tirpalo klampumo ir jo koncentracijos. Didėjant HPMC koncentracijai, sustiprėja molekulinės sąveikos vandeniniame tirpale, didėja molekulinių grandinių susipynimas ir kryžminis ryšys, todėl padidėja tirpalo klampumas. Esant mažesnėms koncentracijoms, HPMC vandeninio tirpalo klampumas didėja tiesiškai didėjant koncentracijai, tačiau esant didesnėms koncentracijoms, tirpalo klampos augimas būna plokščias ir pasiekia stabilią vertę.
(2) Molekulinės masės poveikis
HPMC molekulinė masė tiesiogiai veikia jo vandeninio tirpalo klampumą. Didesnės molekulinės masės HPMC turi ilgesnes molekulines grandines ir gali sudaryti sudėtingesnę trimačio tinklo struktūrą vandeniniame tirpale, todėl padidėja klampumas. Priešingai, mažesnės molekulinės masės HPMC turi laisvesnę tinklo struktūrą ir mažesnį klampumą dėl trumpesnių molekulinių grandinių. Todėl tepant labai svarbu pasirinkti tinkamos molekulinės masės HPMC, kad būtų pasiektas idealus klampumo efektas.
(3) Temperatūros poveikis
Temperatūra yra svarbus veiksnys, turintis įtakos HPMC vandeninio tirpalo klampumui. Kylant temperatūrai, suaktyvėja vandens molekulių judėjimas ir dažniausiai mažėja tirpalo klampumas. Taip yra todėl, kad kylant temperatūrai padidėja HPMC molekulinės grandinės laisvė ir susilpnėja molekulių sąveika, todėl sumažėja tirpalo klampumas. Tačiau skirtingų partijų ar prekių ženklų HPMC reakcija į temperatūrą taip pat gali skirtis, todėl temperatūros sąlygas reikia koreguoti pagal konkrečius taikymo reikalavimus.
(4) pH vertės poveikis
Pats HPMC yra nejoninis junginys, o jo vandeninio tirpalo klampumas yra jautrus pH pokyčiams. Nors HPMC klampumo charakteristikos yra gana stabilios rūgščioje arba neutralioje aplinkoje, HPMC tirpumas ir klampumas bus paveikti ypač rūgštinėje arba šarminėje aplinkoje. Pavyzdžiui, esant stiprioms rūgštims arba stiprioms šarminėms sąlygoms, HPMC molekulės gali iš dalies suirti, taip sumažinant jų vandeninio tirpalo klampumą.
3. HPMC vandeninio tirpalo klampumo charakteristikų reologinė analizė
HPMC vandeninio tirpalo reologinis elgesys paprastai rodo ne Niutono skysčio charakteristikas, o tai reiškia, kad jo klampumas yra susijęs ne tik su tokiais veiksniais kaip tirpalo koncentracija ir molekulinė masė, bet ir su šlyties greičiu. Paprastai tariant, esant mažam šlyties greičiui, HPMC vandeninis tirpalas pasižymi didesniu klampumu, o didėjant šlyties greičiui, klampumas mažėja. Toks elgesys vadinamas „šlyties retėjimu“ arba „šlyties retėjimu“ ir yra labai svarbus daugeliui praktinių pritaikymų. Pavyzdžiui, dangų, farmacinių preparatų, maisto perdirbimo ir kt. srityse HPMC šlyties skiedimo charakteristikos gali užtikrinti, kad naudojant mažu greičiu išlaikomas didelis klampumas ir jis gali lengviau tekėti didelio greičio šlyties sąlygomis.
4. Kiti veiksniai, turintys įtakos HPMC vandeninio tirpalo klampumui
(1) Druskos poveikis
Druskos tirpalų (pvz., natrio chlorido) pridėjimas gali padidinti HPMC vandeninio tirpalo klampumą. Taip yra todėl, kad druska gali sustiprinti sąveiką tarp molekulių, pakeisdama tirpalo joninį stiprumą, todėl HPMC molekulės sudaro kompaktiškesnę tinklo struktūrą ir taip padidina klampumą. Tačiau druskos rūšies ir koncentracijos poveikį klampumui taip pat reikia koreguoti atsižvelgiant į konkrečias aplinkybes.
(2) Kitų priedų poveikis
Kitų priedų (pvz., aktyviųjų paviršiaus medžiagų, polimerų ir kt.) pridėjimas į HPMC vandeninį tirpalą taip pat turės įtakos klampumui. Pavyzdžiui, aktyviosios paviršiaus medžiagos gali sumažinti HPMC klampumą, ypač kai aktyviosios paviršiaus medžiagos koncentracija yra didelė. Be to, tam tikri polimerai ar dalelės taip pat gali sąveikauti su HPMC ir pakeisti jo tirpalo reologines savybes.
Klampumo charakteristikoshidroksipropilmetilceliuliozė Vandeniniam tirpalui įtakos turi daug veiksnių, įskaitant koncentraciją, molekulinę masę, temperatūrą, pH vertę ir tt HPMC vandeninis tirpalas paprastai pasižymi ne Niutono reologinėmis savybėmis, pasižymi geromis tirštinimo ir šlyties skiedimo savybėmis ir yra plačiai naudojamas įvairiose pramonės ir farmacijos srityse. Šių klampumo charakteristikų supratimas ir įsisavinimas padės optimizuoti HPMC naudojimą įvairiose srityse. Praktikoje tinkamas HPMC tipas ir proceso sąlygos turi būti parenkamos atsižvelgiant į konkrečius poreikius, kad būtų pasiektas idealus klampumas ir reologinės savybės.
Paskelbimo laikas: 2025-01-01