Hydroksypropylmetylcellulose (HPMC) er en ikke-ionisk vannløselig polymerforbindelse oppnådd ved kjemisk modifisering av naturlig cellulose. Det er mye brukt i mat-, medisin-, kosmetikk- og byggeindustrien, spesielt som lim, fortykningsmiddel, emulgator og suspenderingsmiddel i farmasøytiske preparater. I søknadsprosessen er viskositetsegenskapene til HPMC vandig løsning avgjørende for ytelsen på forskjellige felt.
1. Struktur og egenskaper til hydroksypropylmetylcellulose
Den molekylære strukturen til HPMC inneholder to substituentgrupper, hydroksypropyl (-CH₂CHOHCH₃) og metyl (-OCH₃), som gjør at den har god vannløselighet og modifikasjonsevne. HPMC-molekylkjeden har en viss stiv struktur, men den kan også danne en tredimensjonal nettverksstruktur i vandig løsning, noe som resulterer i en økning i viskositeten. Dens molekylvekt, type substituent og substitusjonsgrad (dvs. graden av hydroksypropyl- og metylsubstitusjon for hver enhet) har en viktig innflytelse på løsningens viskositet.
2. Viskositetsegenskaper for vandig løsning
Viskositetsegenskapene til HPMC vandig løsning er nært knyttet til faktorer som konsentrasjonen, molekylvekten, temperaturen og pH-verdien til løsningsmidlet. Vanligvis øker viskositeten til HPMC vandig løsning med økningen av dens konsentrasjon. Dens viskositet viser ikke-newtonsk reologisk oppførsel, det vil si at når skjærhastigheten øker, reduseres viskositeten til løsningen gradvis, noe som viser et skjærfortynningsfenomen.
(1) Effekt av konsentrasjon
Det er et visst forhold mellom viskositeten til HPMC vandig løsning og dens konsentrasjon. Når konsentrasjonen av HPMC øker, forsterkes de molekylære interaksjonene i den vandige løsningen, og sammenfiltringen og tverrbindingen av molekylkjedene øker, noe som resulterer i en økning i viskositeten til løsningen. Ved lavere konsentrasjoner øker viskositeten til HPMC vandig løsning lineært med økningen i konsentrasjonen, men ved høyere konsentrasjoner har viskositetsveksten til løsningen en tendens til å være flat og når en stabil verdi.
(2) Effekt av molekylvekt
Molekylvekten til HPMC påvirker direkte viskositeten til den vandige løsningen. HPMC med høyere molekylvekt har lengre molekylære kjeder og kan danne en mer kompleks tredimensjonal nettverksstruktur i den vandige løsningen, noe som resulterer i høyere viskositet. I motsetning til dette har HPMC med lavere molekylvekt en løsere nettverksstruktur og lavere viskositet på grunn av sine kortere molekylkjeder. Ved påføring er det derfor svært viktig å velge HPMC med passende molekylvekt for å oppnå den ideelle viskositetseffekten.
(3) Effekt av temperatur
Temperatur er en viktig faktor som påvirker viskositeten til HPMC vandig løsning. Når temperaturen øker, intensiveres bevegelsen av vannmolekyler og viskositeten til løsningen synker vanligvis. Dette er fordi når temperaturen stiger, øker friheten til HPMC-molekylkjeden og samspillet mellom molekyler svekkes, og reduserer dermed viskositeten til løsningen. Imidlertid kan responsen til HPMC fra forskjellige partier eller merker på temperaturen også variere, så temperaturforholdene må justeres i henhold til spesifikke applikasjonskrav.
(4) Effekt av pH-verdi
HPMC i seg selv er en ikke-ionisk forbindelse, og viskositeten til den vandige løsningen er følsom for endringer i pH. Selv om HPMC viser relativt stabile viskositetsegenskaper i sure eller nøytrale miljøer, vil løseligheten og viskositeten til HPMC bli påvirket i ekstremt sure eller alkaliske miljøer. For eksempel, under sterke sure eller sterke alkaliske forhold, kan HPMC-molekylene bli delvis degradert, og derved redusere viskositeten til dens vandige løsning.
3. Reologisk analyse av viskositetsegenskapene til HPMC vandig løsning
Den reologiske oppførselen til HPMC vandig løsning viser vanligvis ikke-newtonske væskeegenskaper, noe som betyr at dens viskositet ikke bare er relatert til faktorer som løsningskonsentrasjon og molekylvekt, men også til skjærhastighet. Generelt sett, ved lave skjærhastigheter, viser HPMC vandig løsning høyere viskositet, mens viskositeten synker når skjærhastigheten øker. Denne oppførselen kalles "skjærtynning" eller "skjærtynning" og er svært viktig i mange praktiske applikasjoner. For eksempel, innen belegg, farmasøytiske preparater, matforedling, etc., kan skjærfortynningsegenskapene til HPMC sikre at høy viskositet opprettholdes under lavhastighetsapplikasjoner, og den kan flyte lettere under høyhastighetsskjærforhold.
4. Andre faktorer som påvirker viskositeten til HPMC vandig løsning
(1) Effekt av salt
Tilsetning av oppløste saltstoffer (som natriumklorid) kan øke viskositeten til HPMC vandig løsning. Dette er fordi salt kan forsterke interaksjonen mellom molekyler ved å endre ionestyrken til løsningen, slik at HPMC-molekyler danner en mer kompakt nettverksstruktur, og dermed øker viskositeten. Imidlertid må effekten av salttype og konsentrasjon på viskositeten også justeres i henhold til spesifikke omstendigheter.
(2) Effekt av andre tilsetningsstoffer
Tilsetning av andre tilsetningsstoffer (som overflateaktive stoffer, polymerer, etc.) til HPMC vandig løsning vil også påvirke viskositeten. For eksempel kan overflateaktive midler redusere viskositeten til HPMC, spesielt når konsentrasjonen av overflateaktivt middel er høy. I tillegg kan visse polymerer eller partikler også samhandle med HPMC og endre de reologiske egenskapene til løsningen.
Viskositetsegenskapene tilhydroksypropylmetylcellulose vandig oppløsning påvirkes av mange faktorer, inkludert konsentrasjon, molekylvekt, temperatur, pH-verdi, etc. HPMC vandig oppløsning viser vanligvis ikke-newtonske reologiske egenskaper, har gode fortyknings- og skjærfortynnende egenskaper, og er mye brukt i ulike industrielle og farmasøytiske felt. Å forstå og mestre disse viskositetsegenskapene vil bidra til å optimalisere bruken av HPMC i forskjellige applikasjoner. I praktiske applikasjoner bør passende HPMC-type og prosessforhold velges i henhold til spesifikke behov for å oppnå ideell viskositet og reologiske egenskaper.
Innleggstid: Mar-01-2025