Hidroxipropilmetilceluloza (HPMC) este un derivat important de eter de celuloză care a fost utilizat pe scară largă în multe domenii industriale datorită proprietăților sale fizice și chimice unice.Proprietățile sale de vâscozitate sunt una dintre cele mai importante proprietăți ale HPMC, afectând direct performanța acestuia în diverse aplicații.
1. Proprietățile de bază ale HPMC
HPMC este un eter de celuloză neionic obținut prin înlocuirea unei părți din grupările hidroxil (–OH) din molecula de celuloză cu grupări metoxi (–OCH3) și grupări hidroxipropil (–OCH2CH(OH)CH3).Are o solubilitate bună în apă și unii solvenți organici, formând soluții coloidale transparente.Vâscozitatea HPMC este determinată în principal de greutatea sa moleculară, gradul de substituție (DS, gradul de substituție) și distribuția substituenților.
2. Determinarea vâscozității HPMC
Vâscozitatea soluțiilor HPMC este de obicei măsurată folosind un viscozimetru rotativ sau un viscozimetru capilar.La măsurare, trebuie acordată atenție concentrației, temperaturii și vitezei de forfecare a soluției, deoarece acești factori pot afecta semnificativ valoarea vâscozității.
Concentrația soluției: Vâscozitatea HPMC crește odată cu creșterea concentrației soluției.Când concentrația de soluție HPMC este mai mică, interacțiunea dintre molecule este mai slabă și vâscozitatea este mai mică.Pe măsură ce concentrația crește, încâlcerea și interacțiunea dintre molecule crește, determinând o creștere semnificativă a vâscozității.
Temperatura: Vâscozitatea soluțiilor HPMC este foarte sensibilă la temperatură.În general, pe măsură ce temperatura crește, vâscozitatea soluției HPMC va scădea.Acest lucru se datorează temperaturii crescute care duce la o mișcare moleculară crescută și interacțiuni intermoleculare slăbite.Trebuie remarcat faptul că HPMC cu grade diferite de substituție și greutate moleculară au sensibilitate diferită la temperatură.
Viteza de forfecare: Soluțiile HPMC prezintă un comportament pseudoplastic (diluare prin forfecare), adică vâscozitatea este mai mare la viteze de forfecare scăzute și scade la viteze de forfecare mari.Acest comportament se datorează forțelor de forfecare care aliniază lanțurile moleculare de-a lungul direcției de forfecare, reducând astfel incurcările și interacțiunile dintre molecule.
3. Factori care afectează viscozitatea HPMC
Greutatea moleculară: greutatea moleculară a HPMC este unul dintre factorii cheie care determină vâscozitatea acestuia.În general, cu cât greutatea moleculară este mai mare, cu atât este mai mare vâscozitatea soluției.Acest lucru se datorează faptului că moleculele HPMC cu greutate moleculară mare sunt mai susceptibile de a forma rețele încurcate, crescând astfel frecarea internă a soluției.
Gradul de substituție și distribuția substituenților: numărul și distribuția substituenților metoxi și hidroxipropil în HPMC afectează, de asemenea, vâscozitatea acestuia.În general, cu cât este mai mare gradul de substituție metoxi (DS), cu atât vascozitatea HPMC este mai mică, deoarece introducerea de substituenți metoxi va reduce forța de legare a hidrogenului dintre molecule.Introducerea substituenților hidroxipropil va crește interacțiunile intermoleculare, crescând astfel vâscozitatea.În plus, distribuția uniformă a substituenților ajută la formarea unui sistem stabil de soluție și la creșterea vâscozității soluției.
Valoarea pH-ului soluției: Deși HPMC este un polimer neionic și vâscozitatea acestuia nu este sensibilă la modificările valorii pH a soluției, valorile extreme ale pH-ului (foarte acide sau foarte alcaline) pot provoca degradarea structurii moleculare a HPMC, afectând astfel vâscozitatea.
4. Domenii de aplicare ale HPMC
Datorită caracteristicilor sale excelente de vâscozitate, HPMC este utilizat pe scară largă în multe domenii:
Materiale de construcție: în materialele de construcție, HPMC este utilizat ca agent de îngroșare și de reținere a apei pentru a îmbunătăți performanța construcției și a crește rezistența la fisuri.
Industria farmaceutică: În industria farmaceutică, HPMC este utilizat ca liant pentru tablete, agent filmogen pentru capsule și purtător pentru medicamente cu eliberare susținută.
Industria alimentară: HPMC este utilizat ca agent de îngroșare și stabilizator în industria alimentară pentru producerea de înghețată, jeleu și produse lactate.
Produse chimice de zi cu zi: În produsele chimice de zi cu zi, HPMC este folosit ca agent de îngroșare și stabilizator pentru producerea de șampon, gel de duș, pastă de dinți etc.
Caracteristicile de vâscozitate ale HPMC stau la baza performanței sale excelente în diverse aplicații.Prin controlul greutății moleculare, al gradului de substituție și al condițiilor de soluție ale HPMC, vâscozitatea acestuia poate fi ajustată pentru a răspunde diferitelor cerințe de aplicare.În viitor, cercetările aprofundate privind relația dintre structura moleculară HPMC și vâscozitate vor ajuta la dezvoltarea produselor HPMC cu performanțe mai bune și la extinderea în continuare a domeniilor de aplicare.
Ora postării: 20-iul-2024