Gidroksipropil metiltsellyuloza (HPMC)qurilish, tibbiyot, oziq-ovqat va kimyo sanoatida keng qo'llaniladigan suvda eruvchan polimer birikmasi. Bu tabiiy tsellyulozani kimyoviy modifikatsiya qilish yo'li bilan olingan ion bo'lmagan tsellyuloza efiri bo'lib, yaxshi qalinlashtiruvchi, emulsifikatsiyasi, stabilizatsiyasi va plyonka hosil qiluvchi xususiyatlarga ega. Biroq, yuqori harorat sharoitida HPMC termal degradatsiyaga uchraydi, bu uning barqarorligi va amaliy dasturlarda ishlashiga muhim ta'sir ko'rsatadi.
HPMC ning termal degradatsiyasi jarayoni
HPMC ning termal degradatsiyasi asosan fizik o'zgarishlar va kimyoviy o'zgarishlarni o'z ichiga oladi. Jismoniy o'zgarishlar asosan suvning bug'lanishi, shishaning o'tishi va yopishqoqlikning pasayishi sifatida namoyon bo'ladi, kimyoviy o'zgarishlar esa molekulyar strukturaning buzilishi, funktsional guruhning bo'linishi va yakuniy karbonizatsiya jarayonini o'z ichiga oladi.
1. Past harorat bosqichi (100-200 ° S): suvning bug'lanishi va dastlabki parchalanishi
Past harorat sharoitida (taxminan 100 ° C) HPMC asosan suvning bug'lanishi va shisha o'tishini boshdan kechiradi. HPMC ma'lum miqdorda bog'langan suvni o'z ichiga olganligi sababli, bu suv isitish vaqtida asta-sekin bug'lanadi va shu bilan uning reologik xususiyatlariga ta'sir qiladi. Bundan tashqari, harorat oshishi bilan HPMC ning yopishqoqligi ham kamayadi. Ushbu bosqichdagi o'zgarishlar asosan fizik xususiyatlarning o'zgarishi bo'lib, kimyoviy tuzilish asosan o'zgarishsiz qoladi.
Harorat 150-200 ° C gacha ko'tarilganda, HPMC dastlabki kimyoviy parchalanish reaktsiyalarini boshdan kechira boshlaydi. U asosan gidroksipropil va metoksi funktsional guruhlarini olib tashlashda namoyon bo'ladi, natijada molekulyar og'irlik va strukturaviy o'zgarishlar kamayadi. Ushbu bosqichda HPMC metanol va propionaldegid kabi oz miqdorda kichik uchuvchi molekulalarni ishlab chiqarishi mumkin.
2. O'rtacha harorat bosqichi (200-300 ° C): asosiy zanjirning buzilishi va kichik molekulalar hosil bo'lishi
Harorat yana 200-300 ° S ga ko'tarilganda, HPMC ning parchalanish tezligi sezilarli darajada tezlashadi. Asosiy buzilish mexanizmlari quyidagilardan iborat:
Eter aloqasining uzilishi: HPMC ning asosiy zanjiri glyukoza halqa birliklari bilan bog'langan va undagi efir bog'lari yuqori haroratda asta-sekin uzilib, polimer zanjirining parchalanishiga olib keladi.
Dehidratsiya reaktsiyasi: HPMC ning shakar halqasi tuzilishi yuqori haroratda suvsizlanish reaktsiyasiga duchor bo'lishi mumkin, bu esa keyinchalik uchuvchi mahsulotlarga parchalanadi.
Kichik molekulali uchuvchi moddalarni chiqarish: Ushbu bosqichda HPMC CO, CO₂, H₂O va formaldegid, atsetaldegid va akrolein kabi kichik molekulali organik moddalarni chiqaradi.
Ushbu o'zgarishlar HPMC ning molekulyar og'irligi sezilarli darajada pasayishiga olib keladi, yopishqoqligi sezilarli darajada pasayadi va material sarg'ayadi va hatto koks hosil qiladi.
3. Yuqori harorat bosqichi (300-500 ° S): karbonizatsiya va kokslash
Harorat 300 ° C dan oshganda, HPMC shiddatli degradatsiya bosqichiga o'tadi. Bu vaqtda asosiy zanjirning yanada uzilishi va kichik molekulali birikmalarning uchuvchanligi moddiy strukturaning to'liq buzilishiga olib keladi va nihoyat uglerod qoldiqlari (koks) hosil bo'ladi. Ushbu bosqichda asosan quyidagi reaktsiyalar sodir bo'ladi:
Oksidlanish degradatsiyasi: Yuqori haroratda HPMC CO₂ va CO hosil qilish uchun oksidlanish reaktsiyasidan o'tadi va shu bilan birga uglerodli qoldiqlarni hosil qiladi.
Kokslash reaktsiyasi: polimer strukturasining bir qismi to'liq bo'lmagan yonish mahsulotlariga aylanadi, masalan, uglerod qora yoki koks qoldiqlari.
Uchuvchi mahsulotlar: etilen, propilen va metan kabi uglevodorodlarni chiqarishni davom eting.
Havoda qizdirilganda, HPMC yana yonishi mumkin, kislorodsiz isitish esa asosan karbonlangan qoldiqlarni hosil qiladi.
HPMC ning termal degradatsiyasiga ta'sir qiluvchi omillar
HPMC ning termal degradatsiyasiga ko'plab omillar ta'sir qiladi, jumladan:
Kimyoviy tuzilish: HPMCda gidroksipropil va metoksi guruhlarini almashtirish darajasi uning termal barqarorligiga ta'sir qiladi. Umuman olganda, gidroksipropil tarkibi yuqori bo'lgan HPMC termal barqarorlikka ega.
Atrof muhit: HPMC havoda oksidlanish degradatsiyasiga moyil bo'lsa, inert gaz muhitida (masalan, azot) uning termal degradatsiyasi tezligi sekinroq.
Isitish tezligi: Tez isitish tezroq parchalanishga olib keladi, sekin isitish esa HPMC ga gazsimon uchuvchi mahsulotlarni asta-sekin karbonlashtirish va ishlab chiqarishni kamaytirishga yordam beradi.
Namlik: HPMC ma'lum miqdorda bog'langan suvni o'z ichiga oladi. Isitish jarayonida namlikning bug'lanishi uning shisha o'tish haroratiga va buzilish jarayoniga ta'sir qiladi.
HPMC ning termal degradatsiyasining amaliy ta'siri
HPMC ning termal degradatsiya xususiyatlari uning qo'llanilishi sohasida katta ahamiyatga ega. Masalan:
Qurilish sanoati: HPMC tsement ohak va gips mahsulotlarida qo'llaniladi va yuqori haroratli qurilish vaqtida uning barqarorligi bog'lanish ishiga ta'sir qiladigan buzilishdan qochish uchun hisobga olinishi kerak.
Farmatsevtika sanoati: HPMC dori-darmon bilan boshqariladigan reliz agenti bo'lib, preparatning barqarorligini ta'minlash uchun yuqori haroratli ishlab chiqarishda parchalanishning oldini olish kerak.
Oziq-ovqat sanoati: HPMC oziq-ovqat qo'shimchasi bo'lib, uning termal degradatsiyasi xususiyatlari uning yuqori haroratda pishirish va qayta ishlashda qo'llanilishini aniqlaydi.
ning termal degradatsiyasi jarayoniHPMCpast haroratli bosqichda suvning bug'lanishi va dastlabki degradatsiyasiga, o'rta harorat bosqichida asosiy zanjirning bo'linishiga va kichik molekula uchuvchanligiga va yuqori harorat bosqichida karbonizatsiya va kokslanishga bo'linishi mumkin. Uning termal barqarorligiga kimyoviy tuzilish, atrof-muhit atmosferasi, isitish tezligi va namlik kabi omillar ta'sir qiladi. HPMC ning termal buzilish mexanizmini tushunish uni qo'llashni optimallashtirish va material barqarorligini yaxshilash uchun katta ahamiyatga ega.
Xabar vaqti: 28-mart-2025-yil