Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)is een in water oplosbaar polymeermateriaal dat veel wordt gebruikt in de farmaceutische, bouw-, voedings-, cosmetica- en andere sectoren. De viscositeit is een belangrijke parameter om het reologische gedrag onder verschillende omstandigheden te meten. Inzicht in de viscositeit van een waterige HPMC-oplossing helpt ons het gedrag en de functie ervan in verschillende toepassingen beter te begrijpen.
1. Chemische structuur en eigenschappen van HPMC
HPMC wordt verkregen door chemische modificatie van natuurlijke cellulose, voornamelijk gevormd door hydroxypropylering en methylering van cellulosemoleculen. De chemische structuur van HPMC wordt gekenmerkt door de introductie van methylgroepen (-OCH₃) en hydroxypropylgroepen (-OCH₂CHOHCH₃) waardoor het wateroplosbaar is en de viscositeit goed kan worden aangepast. De viscositeitseigenschappen van de waterige oplossing bij verschillende concentraties en temperaturen worden beïnvloed door vele factoren, zoals het molecuulgewicht, de substitutiegraad en de concentratie van de oplossing.
2. Verband tussen viscositeit en concentratie
De viscositeit van de waterige AnxinCel® HPMC-oplossing neemt doorgaans toe met toenemende concentratie. Dit komt doordat bij hogere concentraties de interactie tussen moleculen toeneemt, wat resulteert in een verhoogde stromingsweerstand. De oplosbaarheid en viscositeitseigenschappen van HPMC in water worden echter ook beïnvloed door het molecuulgewicht. HPMC met een hoog molecuulgewicht vertoont doorgaans een hogere viscositeit, terwijl een laag molecuulgewicht een relatief lage viscositeit heeft.
Bij lage concentraties: HPMC-oplossing vertoont een lagere viscositeit bij lagere concentraties (zoals lager dan 0,5%). In deze fase is de interactie tussen moleculen zwak en de vloeibaarheid goed. Het wordt meestal gebruikt in toepassingen zoals coatings en geneesmiddelen met een vertraagde afgifte.
Bij hoge concentraties: Bij hogere concentraties (zoals 2% of hoger) neemt de viscositeit van de waterige HPMC-oplossing aanzienlijk toe, met eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van colloïdale oplossingen. De vloeibaarheid van de oplossing is dan echter onderhevig aan grotere weerstand.
3. Verband tussen viscositeit en temperatuur
De viscositeit van een waterige HPMC-oplossing is zeer temperatuurgevoelig. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de beweging tussen watermoleculen toe en wordt de interactie tussen HPMC-moleculen zwakker, wat resulteert in een afname van de viscositeit. Deze eigenschap zorgt ervoor dat de toepassing van HPMC bij verschillende temperaturen sterk aanpasbaar is. Zo neemt de viscositeit van HPMC bij hoge temperaturen doorgaans af, wat met name belangrijk is in het farmaceutische proces, met name bij toedieningsvormen met verlengde afgifte van geneesmiddelen, waar temperatuurveranderingen de stabiliteit en werking van de oplossing kunnen beïnvloeden.
4. Effect van pH op viscositeit
De viscositeit van een waterige HPMC-oplossing kan ook worden beïnvloed door de pH-waarde van de oplossing. Hoewel HPMC een niet-ionogene stof is, worden de hydrofiliteit en viscositeit ervan voornamelijk beïnvloed door de moleculaire structuur en de oplossingsomgeving. Onder extreem zure of basische omstandigheden kunnen de oplosbaarheid en moleculaire structuur van HPMC echter veranderen, wat de viscositeit beïnvloedt. Zo kan de oplosbaarheid van HPMC onder zure omstandigheden licht afnemen, wat resulteert in een verhoogde viscositeit; terwijl onder basische omstandigheden de hydrolyse van sommige HPMC's kan leiden tot een afname van het molecuulgewicht, waardoor de viscositeit afneemt.
5. Moleculair gewicht en viscositeit
Het molecuulgewicht is een van de belangrijke factoren die de viscositeit van een waterige HPMC-oplossing beïnvloeden. Een hoger molecuulgewicht verhoogt de verstrengeling en crosslinking tussen moleculen, wat resulteert in een hogere viscositeit. AnxinCel® HPMC met een laag molecuulgewicht is beter oplosbaar in water en heeft een lagere viscositeit. Verschillende toepassingsvereisten vereisen doorgaans de keuze voor HPMC met verschillende molecuulgewichten. In coatings en lijmen wordt bijvoorbeeld meestal HPMC met een hoog molecuulgewicht gekozen vanwege een betere hechting en vloeibaarheid; terwijl in farmaceutische preparaten HPMC met een laag molecuulgewicht kan worden gebruikt om de afgiftesnelheid van geneesmiddelen te regelen.
6. Verband tussen schuifsnelheid en viscositeit
De viscositeit van een waterige HPMC-oplossing verandert gewoonlijk met de schuifsnelheid, wat typisch pseudoplastisch reologisch gedrag vertoont. Pseudoplastische vloeistof is een vloeistof waarvan de viscositeit geleidelijk afneemt naarmate de schuifsnelheid toeneemt. Deze eigenschap zorgt ervoor dat een HPMC-oplossing een hoge viscositeit behoudt bij een lage schuifsnelheid en de vloeibaarheid verbetert bij een hogere schuifsnelheid. In de coatingindustrie moet een HPMC-oplossing bijvoorbeeld vaak een hogere viscositeit vertonen bij een lagere schuifsnelheid om de hechting en egalisatie van de coating te garanderen, terwijl het tijdens het bouwproces nodig is om de schuifsnelheid te verhogen om de vloeistof vloeibaarder te maken.
7. Toepassings- en viscositeitskenmerken van HPMC
De viscositeitseigenschappen vanHPMCHet wordt daarom op veel gebieden breed toegepast. Zo wordt HPMC in de farmaceutische industrie vaak gebruikt als middel voor langdurige afgifte van geneesmiddelen en wordt de viscositeitsregulatie gebruikt om de afgiftesnelheid van het geneesmiddel te regelen; in de bouwsector wordt HPMC gebruikt als verdikkingsmiddel om de verwerkbaarheid en vloeibaarheid van mortel en lijm te verbeteren; en in de voedingsmiddelenindustrie kan HPMC worden gebruikt als verdikkingsmiddel, emulgator en stabilisator om de smaak en het uiterlijk van voedsel te verbeteren.
De viscositeitseigenschappen van de waterige AnxinCel® HPMC-oplossing zijn essentieel voor de toepassing ervan in verschillende sectoren. Inzicht in de relatie met factoren zoals concentratie, temperatuur, pH, molecuulgewicht en afschuifsnelheid is van groot belang voor het optimaliseren van de productprestaties en het verbeteren van de applicatie-effecten.
Plaatsingstijd: 27-01-2025