Hidroksipropilmetilceluloze (HPMC) ir nejonu ūdenī šķīstošs polimēru savienojums, ko iegūst, ķīmiski modificējot dabisko celulozi. To plaši izmanto pārtikas, medicīnas, kosmētikas un būvniecības nozarēs, īpaši kā līmi, biezinātāju, emulgatoru un suspendējošu līdzekli farmaceitiskajos preparātos. Lietošanas procesā HPMC ūdens šķīduma viskozitātes raksturlielumi ir ļoti svarīgi tā darbībai dažādās jomās.
1. Hidroksipropilmetilcelulozes uzbūve un īpašības
HPMC molekulārā struktūra satur divas aizvietotāju grupas, hidroksipropilgrupu (-CH₂CHOHCH₃) un metilgrupu (-OCH₃), kas nodrošina labu šķīdību ūdenī un modifikācijas spēju. HPMC molekulārajai ķēdei ir noteikta stingra struktūra, taču tā var arī veidot trīsdimensiju tīkla struktūru ūdens šķīdumā, kā rezultātā palielinās viskozitāte. Tā molekulmasai, aizvietotāja veidam un aizvietošanas pakāpei (ti, katras vienības hidroksipropil- un metilaizvietošanas pakāpei) ir būtiska ietekme uz šķīduma viskozitāti.
2. Ūdens šķīduma viskozitātes raksturlielumi
HPMC ūdens šķīduma viskozitātes raksturlielumi ir cieši saistīti ar tādiem faktoriem kā šķīdinātāja koncentrācija, molekulmasa, temperatūra un pH vērtība. Parasti HPMC ūdens šķīduma viskozitāte palielinās, palielinoties tā koncentrācijai. Tā viskozitāte parāda neņūtona reoloģisko uzvedību, tas ir, palielinoties bīdes ātrumam, šķīduma viskozitāte pakāpeniski samazinās, parādot bīdes retināšanas fenomenu.
(1) Koncentrācijas ietekme
Pastāv noteikta saistība starp HPMC ūdens šķīduma viskozitāti un tā koncentrāciju. Palielinoties HPMC koncentrācijai, pastiprinās molekulārā mijiedarbība ūdens šķīdumā, palielinās molekulāro ķēžu sapīšanās un šķērssavienojumi, kā rezultātā palielinās šķīduma viskozitāte. Pie zemākām koncentrācijām HPMC ūdens šķīduma viskozitāte palielinās lineāri, palielinoties koncentrācijai, bet augstākās koncentrācijās šķīduma viskozitātes pieaugums mēdz būt plakans un sasniedz stabilu vērtību.
(2) Molekulmasas ietekme
HPMC molekulmasa tieši ietekmē tā ūdens šķīduma viskozitāti. HPMC ar lielāku molekulmasu ir garākas molekulārās ķēdes un ūdens šķīdumā var veidot sarežģītāku trīsdimensiju tīkla struktūru, kā rezultātā palielinās viskozitāte. Turpretim HPMC ar zemāku molekulmasu ir vaļīgāka tīkla struktūra un zemāka viskozitāte, jo tās ir īsākas molekulārās ķēdes. Tāpēc, uzklājot, ir ļoti svarīgi izvēlēties HPMC ar piemērotu molekulmasu, lai sasniegtu ideālu viskozitātes efektu.
(3) Temperatūras ietekme
Temperatūra ir svarīgs faktors, kas ietekmē HPMC ūdens šķīduma viskozitāti. Paaugstinoties temperatūrai, pastiprinās ūdens molekulu kustība un parasti samazinās šķīduma viskozitāte. Tas ir tāpēc, ka, paaugstinoties temperatūrai, palielinās HPMC molekulārās ķēdes brīvība un vājinās mijiedarbība starp molekulām, tādējādi samazinot šķīduma viskozitāti. Tomēr dažādu partiju vai zīmolu HPMC reakcija uz temperatūru var arī atšķirties, tāpēc temperatūras apstākļi ir jāpielāgo atbilstoši īpašām lietojuma prasībām.
(4) pH vērtības ietekme
Pati HPMC ir nejonu savienojums, un tā ūdens šķīduma viskozitāte ir jutīga pret pH izmaiņām. Lai gan HPMC uzrāda relatīvi stabilas viskozitātes īpašības skābā vai neitrālā vidē, HPMC šķīdība un viskozitāte tiks ietekmēta ārkārtīgi skābā vai sārmainā vidē. Piemēram, spēcīgas skābes vai stipri sārmainos apstākļos HPMC molekulas var daļēji noārdīties, tādējādi samazinot tā ūdens šķīduma viskozitāti.
3. HPMC ūdens šķīduma viskozitātes raksturlielumu reoloģiskā analīze
HPMC ūdens šķīduma reoloģiskā uzvedība parasti parāda neņūtona šķidruma īpašības, kas nozīmē, ka tā viskozitāte ir saistīta ne tikai ar tādiem faktoriem kā šķīduma koncentrācija un molekulmasa, bet arī ar bīdes ātrumu. Vispārīgi runājot, pie zemiem bīdes ātrumiem HPMC ūdens šķīdumam ir augstāka viskozitāte, savukārt, palielinoties bīdes ātrumam, viskozitāte samazinās. Šo uzvedību sauc par "bīdes retināšanu" vai "bīdes retināšanu", un tā ir ļoti svarīga daudzos praktiskos lietojumos. Piemēram, pārklājumu, farmaceitisko preparātu, pārtikas pārstrādes uc jomās HPMC bīdes atšķaidīšanas īpašības var nodrošināt augstas viskozitātes saglabāšanu zema ātruma lietojumos, un tas var vieglāk plūst ātrgaitas bīdes apstākļos.
4. Citi faktori, kas ietekmē HPMC ūdens šķīduma viskozitāti
(1) Sāls iedarbība
Sāls izšķīdušo vielu (piemēram, nātrija hlorīda) pievienošana var palielināt HPMC ūdens šķīduma viskozitāti. Tas ir tāpēc, ka sāls var uzlabot mijiedarbību starp molekulām, mainot šķīduma jonu stiprumu, tādējādi HPMC molekulas veido kompaktāku tīkla struktūru, tādējādi palielinot viskozitāti. Tomēr arī sāls veida un koncentrācijas ietekme uz viskozitāti ir jāpielāgo atbilstoši īpašiem apstākļiem.
(2) Citu piedevu ietekme
Citu piedevu (piemēram, virsmaktīvās vielas, polimēri utt.) pievienošana HPMC ūdens šķīdumam arī ietekmēs viskozitāti. Piemēram, virsmaktīvās vielas var samazināt HPMC viskozitāti, īpaši, ja virsmaktīvās vielas koncentrācija ir augsta. Turklāt daži polimēri vai daļiņas var arī mijiedarboties ar HPMC un mainīt tā šķīduma reoloģiskās īpašības.
Viskozitātes raksturlielumihidroksipropilmetilceluloze ūdens šķīdumu ietekmē daudzi faktori, tostarp koncentrācija, molekulmasa, temperatūra, pH vērtība utt. HPMC ūdens šķīdumam parasti piemīt neņūtona reoloģiskās īpašības, tam ir labas sabiezēšanas un bīdes retināšanas īpašības, un to plaši izmanto dažādās rūpniecības un farmācijas jomās. Šo viskozitātes raksturlielumu izpratne un apgūšana palīdzēs optimizēt HPMC izmantošanu dažādos lietojumos. Praktiski piemērots HPMC veids un procesa apstākļi ir jāizvēlas atbilstoši īpašajām vajadzībām, lai iegūtu ideālu viskozitāti un reoloģiskās īpašības.
Izlikšanas laiks: Mar-01-2025