Хидроксипропил метилцелулоза (HPMC)е полимерно соединение растворливо во вода што широко се користи во градежништвото, медицината, храната и хемиската индустрија. Тоа е нејонски целулозен етер добиен со хемиска модификација на природна целулоза, со добро задебелување, емулгирање, стабилизирање и формирање филм. Сепак, при високи температурни услови, HPMC ќе претрпи термичка деградација, што има важно влијание врз неговата стабилност и перформанси во практична примена.
Процес на термичка деградација на HPMC
Термичката деградација на HPMC главно вклучува физички промени и хемиски промени. Физичките промени главно се манифестираат како испарување на водата, стаклена транзиција и намалување на вискозноста, додека хемиските промени вклучуваат уништување на молекуларната структура, расцепување на функционалните групи и финален процес на карбонизација.
1. Фаза на ниска температура (100–200°C): испарување на водата и почетно распаѓање
При ниски температурни услови (околу 100°C), HPMC главно се подложува на испарување на водата и стаклена транзиција. Бидејќи HPMC содржи одредена количина врзана вода, оваа вода постепено ќе испарува за време на загревањето, со што ќе влијае на нејзините реолошки својства. Покрај тоа, вискозноста на HPMC исто така ќе се намали со зголемувањето на температурата. Промените во оваа фаза се главно промени во физичките својства, додека хемиската структура останува во основа непроменета.
Кога температурата продолжува да расте до 150-200°C, HPMC почнува да се подложува на прелиминарни реакции на хемиска деградација. Главно се манифестира во отстранување на хидроксипропил и метокси функционални групи, што резултира со намалување на молекуларната тежина и структурните промени. Во оваа фаза, HPMC може да произведе мала количина на мали испарливи молекули, како што се метанол и пропионалдехид.
2. Стадиум на средна температура (200-300°C): деградација на главниот синџир и генерирање мали молекули
Кога температурата дополнително ќе се зголеми на 200-300°C, стапката на распаѓање на HPMC значително се забрзува. Главните механизми за деградација вклучуваат:
Раскинување на етерската врска: Главниот синџир на HPMC е поврзан со единици на гликозен прстен, а етерските врски во него постепено се раскинуваат под висока температура, предизвикувајќи распаѓање на полимерниот синџир.
Реакција на дехидрација: Структурата на шеќерен прстен на HPMC може да подлежи на реакција на дехидрација на висока температура за да формира нестабилен меѓупроизвод, кој понатаму се распаѓа на испарливи производи.
Ослободување на испарливи материи од мали молекули: Во текот на оваа фаза, HPMC ослободува CO, CO2, H2O и мали молекули на органска материја, како што се формалдехид, ацеталдехид и акролеин.
Овие промени ќе предизвикаат значително опаѓање на молекуларната тежина на HPMC, значително опаѓање на вискозноста, а материјалот ќе почне да пожолтува, па дури и ќе произведува кокс.
3. Фаза на висока температура (300–500°C): карбонизација и коксирање
Кога температурата се искачува над 300°C, HPMC влегува во фаза на насилна деградација. Во тоа време, натамошното раскинување на главниот синџир и испарувањето на ситните молекули соединенија доведуваат до целосно уништување на структурата на материјалот и на крајот формираат јаглеродни остатоци (кокс). Во оваа фаза главно се јавуваат следниве реакции:
Оксидативно разградување: На висока температура, HPMC се подложува на реакција на оксидација за да генерира CO2 и CO, а во исто време формира јаглеродни остатоци.
Реакција на коксирање: Дел од структурата на полимерот се трансформира во нецелосни производи на согорување, како што се саѓи или остатоци од кокс.
Испарливи производи: Продолжете да ослободувате јаглеводороди како што се етилен, пропилен и метан.
Кога се загрева во воздух, HPMC може дополнително да изгори, додека загревањето во отсуство на кислород главно формира карбонизирани остатоци.
Фактори кои влијаат на термичката деградација на HPMC
На термичката деградација на HPMC влијаат многу фактори, вклучувајќи:
Хемиска структура: Степенот на супституција на хидроксипропил и метокси групи во HPMC влијае на неговата термичка стабилност. Општо земено, HPMC со поголема содржина на хидроксипропил има подобра термичка стабилност.
Амбиентална атмосфера: во воздухот, HPMC е подложен на оксидативна деградација, додека во средина со инертен гас (како што е азот), неговата стапка на термичка деградација е побавна.
Стапка на загревање: Брзото загревање ќе доведе до побрзо распаѓање, додека бавното загревање може да му помогне на HPMC постепено да се карбонизира и да го намали производството на гасовити испарливи производи.
Содржина на влага: HPMC содржи одредена количина врзана вода. За време на процесот на загревање, испарувањето на влагата ќе влијае на нејзината температура на транзиција на стаклото и процесот на деградација.
Практична примена влијание на термичка деградација на HPMC
Карактеристиките на термичка деградација на HPMC се од големо значење во полето на неговата примена. На пример:
Градежна индустрија: HPMC се користи во цементен малтер и производи од гипс, а неговата стабилност при конструкција на висока температура мора да се земе во предвид за да се избегне деградација што ќе влијае на перформансите на лепењето.
Фармацевтска индустрија: HPMC е средство за ослободување контролирано на лекови и мора да се избегнува распаѓање при производство на висока температура за да се обезбеди стабилност на лекот.
Прехранбена индустрија: HPMC е додаток на храна, а неговите карактеристики на термичка деградација ја одредуваат неговата применливост при печење и преработка на високи температури.
Процесот на термичка деградација наHPMCможе да се подели на испарување на водата и прелиминарна деградација во фазата на ниска температура, расцепување на главниот синџир и испарување на малите молекули во фазата на средна температура и карбонизација и коксирање во фазата на висока температура. На неговата термичка стабилност влијаат фактори како што се хемиската структура, атмосферата на околината, стапката на загревање и содржината на влага. Разбирањето на механизмот за термичка деградација на HPMC е од голема вредност за да се оптимизира неговата примена и да се подобри стабилноста на материјалот.
Време на објавување: Мар-28-2025