Гідроксипропілметилцелюлоза (HPMC) являє собою неіонну водорозчинну полімерну сполуку, отриману шляхом хімічної модифікації природної целюлози. Він широко використовується в харчовій, медицині, косметиці та будівництві, особливо як клей, загусник, емульгатор і суспендуючий агент у фармацевтичних препаратах. У процесі нанесення характеристики в’язкості водного розчину HPMC мають вирішальне значення для його ефективності в різних областях.
1. Будова та властивості гідроксипропілметилцелюлози
Молекулярна структура HPMC містить дві групи замісників, гідроксипропіл (-CH₂ЧОХЧ₃) і метил (-OCH₃), завдяки чому він має хорошу розчинність у воді та здатність до модифікації. Молекулярний ланцюг HPMC має певну жорстку структуру, але він також може утворювати тривимірну сітчасту структуру у водному розчині, що призводить до збільшення в’язкості. Його молекулярна маса, тип замісника та ступінь заміщення (тобто ступінь заміщення гідроксипропілу та метилу кожної одиниці) мають важливий вплив на в’язкість розчину.
2. Характеристики в'язкості водного розчину
Характеристики в’язкості водного розчину HPMC тісно пов’язані з такими факторами, як концентрація, молекулярна маса, температура та значення рН розчинника. Як правило, в'язкість водного розчину HPMC зростає зі збільшенням його концентрації. Його в'язкість демонструє неньютонівську реологічну поведінку, тобто зі збільшенням швидкості зсуву в'язкість розчину поступово зменшується, демонструючи явище розрідження при зсуві.
(1) Ефект концентрації
Існує певна залежність між в'язкістю водного розчину ГПМЦ і його концентрацією. Зі збільшенням концентрації ГПМЦ посилюються молекулярні взаємодії у водному розчині, а також збільшується сплутаність і зшивання молекулярних ланцюгів, що призводить до збільшення в’язкості розчину. При нижчих концентраціях в’язкість водного розчину ГПМЦ лінійно зростає зі збільшенням концентрації, але при більш високих концентраціях зростання в’язкості розчину має тенденцію до рівномірного зростання і досягає стабільного значення.
(2) Вплив молекулярної маси
Молекулярна маса HPMC безпосередньо впливає на в'язкість його водного розчину. HPMC з більшою молекулярною масою має довші молекулярні ланцюги і може утворювати складнішу тривимірну сітчасту структуру у водному розчині, що призводить до вищої в’язкості. Навпаки, HPMC з меншою молекулярною масою має більш пухку сітчасту структуру та нижчу в’язкість через коротші молекулярні ланцюги. Тому при застосуванні дуже важливо вибрати HPMC з відповідною молекулярною масою для досягнення ідеального ефекту в'язкості.
(3) Вплив температури
Температура є важливим фактором, що впливає на в'язкість водного розчину HPMC. З підвищенням температури рух молекул води посилюється і в'язкість розчину зазвичай зменшується. Це пов’язано з тим, що коли температура підвищується, свобода молекулярного ланцюга HPMC збільшується, а взаємодія між молекулами послаблюється, тим самим зменшуючи в’язкість розчину. Однак реакція HPMC від різних партій або брендів на температуру також може відрізнятися, тому температурні умови потрібно регулювати відповідно до конкретних вимог застосування.
(4) Вплив значення pH
Сама HPMC є неіонною сполукою, і в'язкість її водного розчину чутлива до змін рН. Незважаючи на те, що HPMC демонструє відносно стабільні характеристики в’язкості в кислому або нейтральному середовищах, розчинність і в’язкість HPMC будуть змінюватися в надзвичайно кислому або лужному середовищі. Наприклад, у сильних кислотних або сильних лужних умовах молекули HPMC можуть частково розкладатися, таким чином зменшуючи в’язкість його водного розчину.
3. Реологічний аналіз в'язкістних характеристик водного розчину ГПМЦ
Реологічна поведінка водного розчину ГПМЦ зазвичай показує неньютонівські характеристики рідини, що означає, що його в’язкість пов’язана не лише з такими факторами, як концентрація розчину та молекулярна маса, а й зі швидкістю зсуву. Загалом кажучи, при низьких швидкостях зсуву водний розчин ГПМЦ демонструє вищу в’язкість, тоді як зі збільшенням швидкості зсуву в’язкість зменшується. Така поведінка називається «потоншення при зсуві» або «потоншення при зсуві» і дуже важлива в багатьох практичних застосуваннях. Наприклад, у сферах покриттів, фармацевтичних препаратів, харчової промисловості тощо характеристики розрідження при зсуві HPMC можуть забезпечити підтримку високої в’язкості під час нанесення на низькій швидкості, і він може текти легше в умовах високошвидкісного зсуву.
4. Інші фактори, що впливають на в'язкість водного розчину HPMC
(1) Вплив солі
Додавання розчинених солей (таких як хлорид натрію) може збільшити в’язкість водного розчину HPMC. Це пов’язано з тим, що сіль може посилити взаємодію між молекулами шляхом зміни іонної сили розчину, завдяки чому молекули HPMC утворюють більш компактну сітчасту структуру, тим самим збільшуючи в’язкість. Однак вплив типу солі та концентрації на в’язкість також необхідно регулювати відповідно до конкретних обставин.
(2) Вплив інших добавок
Додавання інших добавок (таких як поверхнево-активні речовини, полімери тощо) до водного розчину HPMC також вплине на в’язкість. Наприклад, поверхнево-активні речовини можуть знижувати в'язкість HPMC, особливо коли концентрація поверхнево-активної речовини висока. Крім того, певні полімери або частинки також можуть взаємодіяти з HPMC і змінювати реологічні властивості його розчину.
Характеристики в'язкостігідроксипропілметилцелюлоза на водний розчин впливає багато факторів, включаючи концентрацію, молекулярну масу, температуру, значення pH тощо. Водний розчин HPMC зазвичай має неньютонівські реологічні властивості, має хороші властивості загущення та розрідження при зсуві та широко використовується в різних галузях промисловості та фармацевтики. Розуміння та оволодіння цими характеристиками в’язкості допоможе оптимізувати використання HPMC у різних сферах застосування. У практичних застосуваннях відповідний тип HPMC та умови процесу слід вибирати відповідно до конкретних потреб для отримання ідеальної в’язкості та реологічних властивостей.
Час публікації: 01.03.2025