HPMC (Hydroxypropyl Methylcellulose) нь анагаах ухаан, хүнс, химийн үйлдвэр болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгддэг хагас синтетик полисахарид полимер юм. Түүний уусах шинж чанар нь судалгаа, хэрэглээний халуун цэгүүдийн нэг юм.
1. HPMC-ийн молекулын бүтэц, уусах чадвар
HPMC нь целлюлозын эфирийн өөрчлөлтөөр гаргаж авсан усанд уусдаг полимер нэгдэл юм. Түүний бүтцийн нэгж нь β-D-глюкоз бөгөөд 1,4-гликозидын холбоогоор холбогддог. HPMC-ийн үндсэн гинжин бүтэц нь байгалийн целлюлозоос гаралтай боловч түүний гидроксил бүлгүүдийн нэг хэсэг нь метокси бүлгүүд (-OCH₃) ба гидроксипропилийн бүлгүүдээр (-CH₂CH(OH)CH₃) солигдсон тул уусах шинж чанар нь байгалийн целлюлозоос ялгаатай байдаг.
HPMC-ийн молекулын бүтэц нь түүний уусах чадварт ихээхэн нөлөөлдөг. HPMC-ийн орлуулалтын зэрэг (DS, Орлуулалтын зэрэг) ба молийн орлуулалт (MS, Моляр орлуулалт) нь түүний уусах шинж чанарыг тодорхойлдог чухал үзүүлэлтүүд юм. Орлуулах зэрэг өндөр байх тусам молекул дахь гидроксил бүлгүүд нь гидрофоб метокси эсвэл гидроксипропилийн бүлгүүдээр солигддог бөгөөд энэ нь HPMC-ийн органик уусгагч дахь уусах чадварыг нэмэгдүүлж, усанд уусах чадварыг бууруулдаг. Эсрэгээр, орлуулах түвшин бага үед HPMC нь усанд илүү гидрофиль шинж чанартай бөгөөд уусах хурд нь илүү хурдан байдаг.
2. HPMC-ийн татан буулгах механизм
HPMC-ийн усанд уусах чадвар нь физик, химийн нарийн төвөгтэй процесс бөгөөд уусгах механизм нь үндсэндээ дараахь алхмуудыг агуулдаг.
Нойшуулах үе шат: HPMC устай шүргэлцэх үед усны молекулууд HPMC-ийн гадаргуу дээр эхлээд чийгшүүлэх хальс үүсгэж, HPMC хэсгүүдийг боож өгнө. Энэ процесст усны молекулууд нь устөрөгчийн холбоогоор дамжуулан HPMC молекул дахь гидроксил ба метокси бүлгүүдтэй харилцан үйлчилж, HPMC молекулуудыг аажмаар норгодог.
Хаван үүсэх үе шат: Усны молекулууд нэвчсэнээр HPMC тоосонцор нь ус шингээж, хавдаж эхэлдэг ба эзэлхүүн нэмэгдэж, молекулын гинж аажмаар сулардаг. HPMC-ийн хавдах чадвар нь түүний молекул жин ба орлуулагчид нөлөөлдөг. Молекулын жин их байх тусам хавагнах хугацаа урт болно; орлуулагчийн гидрофил чанар нь хүчтэй байх тусам хавагнах зэрэг болно.
Уусах үе шат: HPMC молекулууд хангалттай ус шингээх үед молекулын гинж нь хэсгүүдээс салж, уусмалд аажмаар тархаж эхэлдэг. Энэ процессын хурд нь температур, хутгах хурд, уусгагчийн шинж чанар зэрэг хүчин зүйлээс хамаарна.
HPMC нь усанд, ялангуяа өрөөний температурт сайн уусдаг. Гэсэн хэдий ч температур тодорхой түвшинд хүрэхэд HPMC нь "дулааны гель" үзэгдлийг харуулах болно, өөрөөр хэлбэл температур нэмэгдэхийн хэрээр уусах чадвар буурдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь өндөр температурт усны молекулуудын хөдөлгөөн эрчимжиж, HPMC молекулуудын хоорондын гидрофобик харилцан үйлчлэл сайжирч, молекул хоорондын холбоо, гель бүтэц үүсэхэд хүргэдэг.
3. HPMC-ийн уусах чадварт нөлөөлөх хүчин зүйлс
HPMC-ийн уусах чадварт түүний физик, химийн шинж чанар, гадаад нөхцөл зэрэг олон хүчин зүйл нөлөөлдөг. Гол хүчин зүйлүүд нь:
Орлуулах зэрэг: Дээр дурдсанчлан HPMC-ийн орлуулагчийн төрөл, тоо нь уусах чанарт шууд нөлөөлдөг. Орлуулагч их байх тусам молекул дахь гидрофилийн бүлгүүд цөөхөн, уусах чадвар нь муу болно. Эсрэгээр, цөөн орлуулагчтай үед HPMC-ийн гидрофилик чанар нэмэгдэж, уусах чадвар нь илүү сайн байдаг.
Молекул жин: HPMC-ийн молекул жин нь түүний уусах хугацаатай шууд пропорциональ байна. Молекулын жин их байх тусам уусах процесс удааширна. Учир нь их хэмжээний молекул жинтэй HPMC молекулын гинжин хэлхээ нь урт бөгөөд молекулууд нь илүү нягт орооцолдсон байдаг тул усны молекулууд нэвтрэн ороход хүндрэлтэй байдаг тул хавдах, уусах хурд удааширдаг.
Уусмалын температур: Температур нь HPMC-ийн уусах чадварт нөлөөлдөг гол хүчин зүйлүүдийн нэг юм. HPMC нь бага температурт хурдан уусдаг бол өндөр температурт гель үүсгэж, уусах чадварыг бууруулдаг. Тиймээс өндөр температурт гель үүсэхээс зайлсхийхийн тулд HPMC-ийг ихэвчлэн бага температурт усанд бэлтгэдэг.
Уусгагчийн төрөл: HPMC нь зөвхөн усанд уусдаг төдийгүй этанол, изопропилийн спирт гэх мэт зарим органик уусгагчид уусдаг. Органик уусгагчид уусах чадвар нь орлуулагчийн төрөл, тархалтаас хамаарна. Хэвийн нөхцөлд HPMC нь органик уусгагчид уусах чадвар муутай тул уусгахад туслахын тулд зохих хэмжээний ус нэмэх шаардлагатай.
рН-ийн утга: HPMC нь уусмалын рН-ийн утгыг тэсвэрлэх чадвартай боловч хүчил, шүлтийн эрс тэс нөхцөлд HPMC-ийн уусах чанарт нөлөөлнө. Ерөнхийдөө HPMC нь рН-ийн 3-аас 11-ийн мужид илүү сайн уусдаг.
4. Янз бүрийн салбарт HPMC-ийн хэрэглээ
HPMC-ийн уусах чадвар нь үүнийг олон салбарт ашигтай болгодог.
Эмийн салбар: HPMC нь ихэвчлэн эмийн шахмалуудад бүрэх материал, цавуу, удаан ялгаруулдаг бодис болгон ашигладаг. Эмийн бүрээсэнд HPMC нь эмийн тогтвортой байдлыг сайжруулахын тулд жигд хальс үүсгэдэг; Тогтвортой ялгаралттай найрлагад HPMC нь эмийн уусалтын хурдыг хянах замаар эмийн ялгарлын хурдыг зохицуулж, улмаар эмийг удаан хугацаанд хүргэх боломжийг олгодог.
Хүнсний үйлдвэр: Хүнсний салбарт HPMC-ийг өтгөрүүлэгч, эмульгатор, тогтворжуулагч болгон ашигладаг. HPMC нь усанд уусдаг, халуунд тэсвэртэй байдаг тул төрөл бүрийн хоолонд тохирсон бүтэц, амтыг өгөх боломжтой. Үүний зэрэгцээ HPMC-ийн ион бус шинж чанар нь хүнсний бусад найрлагатай урвалд орохоос сэргийлж, хүнсний физик, химийн тогтвортой байдлыг хадгалж байдаг.
Өдөр тутмын химийн үйлдвэр: HPMC-ийг ихэвчлэн шампунь, ангижруулагч, нүүрний тос зэрэг бүтээгдэхүүнд өтгөрүүлэгч, эмульгатор болгон ашигладаг. Усанд сайн уусах чадвар, өтгөрүүлэх нөлөө нь түүнийг хэрэглэхэд маш сайн туршлага өгөх боломжийг олгодог. Нэмж дурдахад HPMC нь бүтээгдэхүүний үйл ажиллагааг сайжруулахын тулд бусад идэвхтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй нэгдэж чаддаг.
Барилгын материал: Барилгын салбарт HPMC-ийг цементийн зуурмаг, плитаны цавуу, бүрээсэнд өтгөрүүлэгч, ус хадгалах бодис болгон ашигладаг. HPMC нь эдгээр материалын ажиллах чадварыг үр дүнтэй сайжруулж, ашиглалтын хугацааг уртасгаж, хагарлын эсэргүүцлийг сайжруулж чадна.
Сайн уусах чадвартай полимер материалын хувьд HPMC-ийн уусах чанар нь молекулын бүтэц, температур, рН-ийн утга гэх мэт олон хүчин зүйлээс хамаардаг. Өөр өөр хэрэглээний талбарт HPMC-ийн уусах чадварыг янз бүрийн хэрэгцээнд нийцүүлэн тохируулах замаар эдгээр хүчин зүйлсийг оновчтой болгож болно. HPMC-ийн уусах чадвар нь усан уусмал дахь түүний гүйцэтгэлийг тодорхойлдог төдийгүй эм, хүнс, өдөр тутмын химийн болон барилгын салбар дахь үйл ажиллагаанд шууд нөлөөлдөг.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 10-р сарын 14