Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC) je dôležitý derivát éteru celulózy, ktorý je široko používaný v mnohých priemyselných oblastiach kvôli svojim jedinečným fyzikálnym a chemickým vlastnostiam. Jeho viskozitné vlastnosti sú jednou z najdôležitejších vlastností HPMC, ktoré priamo ovplyvňujú jeho výkon v rôznych aplikáciách.
1. Základné vlastnosti HPMC
HPMC je neiónový éter celulózy získaný nahradením časti hydroxylových skupín (–OH) v molekule celulózy metoxyskupinami (–OCH3) a hydroxypropylovými skupinami (–OCH2CH(OH)CH3). Má dobrú rozpustnosť vo vode a niektorých organických rozpúšťadlách, čím vytvára priehľadné koloidné roztoky. Viskozita HPMC je určená hlavne jej molekulovou hmotnosťou, stupňom substitúcie (DS, stupeň substitúcie) a distribúciou substituentov.
2. Stanovenie viskozity HPMC
Viskozita roztokov HPMC sa zvyčajne meria pomocou rotačného viskozimetra alebo kapilárneho viskozimetra. Pri meraní je potrebné venovať pozornosť koncentrácii, teplote a šmykovej rýchlosti roztoku, pretože tieto faktory môžu výrazne ovplyvniť hodnotu viskozity.
Koncentrácia roztoku: Viskozita HPMC sa zvyšuje so zvyšujúcou sa koncentráciou roztoku. Keď je koncentrácia roztoku HPMC nižšia, interakcia medzi molekulami je slabšia a viskozita je nižšia. So zvyšujúcou sa koncentráciou sa zvyšuje zapletenie a interakcia medzi molekulami, čo spôsobuje výrazné zvýšenie viskozity.
Teplota: Viskozita roztokov HPMC je veľmi citlivá na teplotu. Všeobecne platí, že so zvyšujúcou sa teplotou klesá viskozita roztoku HPMC. Je to spôsobené zvýšenou teplotou vedúcou k zvýšenému pohybu molekúl a oslabeným medzimolekulovým interakciám. Je potrebné poznamenať, že HPMC s rôznym stupňom substitúcie a molekulovou hmotnosťou majú rôznu citlivosť na teplotu.
Šmyková rýchlosť: HPMC roztoky vykazujú pseudoplastické (šmykové riedenie) správanie, tj viskozita je vyššia pri nízkych šmykových rýchlostiach a klesá pri vysokých šmykových rýchlostiach. Toto správanie je spôsobené šmykovými silami, ktoré vyrovnávajú molekulárne reťazce pozdĺž smeru šmyku, čím sa znižujú zapletenia a interakcie medzi molekulami.
3. Faktory ovplyvňujúce viskozitu HPMC
Molekulová hmotnosť: Molekulová hmotnosť HPMC je jedným z kľúčových faktorov, ktoré určujú jej viskozitu. Všeobecne povedané, čím väčšia je molekulová hmotnosť, tým vyššia je viskozita roztoku. Je to preto, že molekuly HPMC s vysokou molekulovou hmotnosťou s väčšou pravdepodobnosťou vytvárajú prepletené siete, čím sa zvyšuje vnútorné trenie roztoku.
Stupeň substitúcie a distribúcia substituentov: Počet a distribúcia metoxy a hydroxypropyl substituentov v HPMC tiež ovplyvňuje jej viskozitu. Všeobecne platí, že čím vyšší je stupeň metoxy substitúcie (DS), tým nižšia je viskozita HPMC, pretože zavedenie metoxy substituentov zníži silu vodíkovej väzby medzi molekulami. Zavedenie hydroxypropylových substituentov zvýši medzimolekulové interakcie, čím sa zvýši viskozita. Okrem toho rovnomerná distribúcia substituentov pomáha vytvárať stabilný roztokový systém a zvyšovať viskozitu roztoku.
Hodnota pH roztoku: Hoci je HPMC neiónový polymér a jeho viskozita nie je citlivá na zmeny hodnoty pH roztoku, extrémne hodnoty pH (veľmi kyslé alebo veľmi zásadité) môžu spôsobiť degradáciu molekulárnej štruktúry HPMC, čím sa ovplyvňuje viskozita.
4. Oblasti použitia HPMC
Vďaka svojim vynikajúcim viskozitným charakteristikám sa HPMC široko používa v mnohých oblastiach:
Stavebné materiály: V stavebných materiáloch sa HPMC používa ako zahusťovadlo a činidlo zadržiavajúce vodu na zlepšenie konštrukčného výkonu a zvýšenie odolnosti voči prasklinám.
Farmaceutický priemysel: Vo farmaceutickom priemysle sa HPMC používa ako spojivo pre tablety, filmotvorné činidlo pre kapsuly a nosič pre lieky s predĺženým uvoľňovaním.
Potravinársky priemysel: HPMC sa používa ako zahusťovadlo a stabilizátor v potravinárskom priemysle na výrobu zmrzliny, želé a mliečnych výrobkov.
Denné chemické produkty: V denných chemických produktoch sa HPMC používa ako zahusťovadlo a stabilizátor na výrobu šampónu, sprchového gélu, zubnej pasty atď.
Viskozitné charakteristiky HPMC sú základom pre jeho vynikajúci výkon v rôznych aplikáciách. Riadením molekulovej hmotnosti, stupňa substitúcie a podmienok roztoku HPMC je možné upraviť jej viskozitu tak, aby vyhovovala rôznym aplikačným potrebám. V budúcnosti hĺbkový výskum vzťahu medzi molekulárnou štruktúrou HPMC a viskozitou pomôže vyvinúť produkty HPMC s lepším výkonom a ďalej rozšíri oblasti ich použitia.
Čas odoslania: 20. júla 2024