Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je važan derivat celuloznog etera koji se široko koristi u mnogim industrijskim poljima zbog svojih jedinstvenih fizičkih i hemijskih svojstava. Njegova svojstva viskoznosti su jedno od najvažnijih svojstava HPMC-a, direktno utječući na njegove performanse u različitim primjenama.
1. Osnovna svojstva HPMC-a
HPMC je nejonski celulozni etar koji se dobija zamjenom dijela hidroksilnih grupa (–OH) u molekulu celuloze sa metoksi grupama (–OCH3) i hidroksipropil grupama (–OCH2CH(OH)CH3). Ima dobru rastvorljivost u vodi i nekim organskim rastvaračima, formirajući prozirne koloidne rastvore. Viskoznost HPMC je uglavnom određena njegovom molekulskom težinom, stepenom supstitucije (DS, stepen supstitucije) i distribucijom supstituenata.
2. Određivanje viskoznosti HPMC
Viskoznost HPMC rastvora se obično meri pomoću rotacionog viskozimetra ili kapilarnog viskozimetra. Prilikom mjerenja treba obratiti pažnju na koncentraciju, temperaturu i brzinu smicanja otopine, jer ovi faktori mogu značajno utjecati na vrijednost viskoziteta.
Koncentracija rastvora: Viskoznost HPMC raste sa povećanjem koncentracije rastvora. Kada je koncentracija HPMC otopine niža, interakcija između molekula je slabija i viskozitet je niži. Kako koncentracija raste, raste zapletanje i interakcija između molekula, uzrokujući značajno povećanje viskoznosti.
Temperatura: Viskoznost HPMC rastvora je veoma osetljiva na temperaturu. Općenito, kako temperatura raste, viskoznost HPMC otopine će se smanjiti. To je zbog povećane temperature koja dovodi do povećanog molekularnog kretanja i oslabljene međumolekularne interakcije. Treba napomenuti da HPMC sa različitim stupnjevima supstitucije i molekularnom težinom imaju različitu osjetljivost na temperaturu.
Brzina smicanja: HPMC otopine pokazuju pseudoplastično (smično stanjivanje) ponašanje, tj. viskozitet je veći pri malim brzinama smicanja i opada pri visokim brzinama smicanja. Ovo ponašanje je uzrokovano posmičnim silama koje poravnavaju molekularne lance duž smjera smicanja, čime se smanjuju zaplitanja i interakcije između molekula.
3. Faktori koji utiču na viskoznost HPMC
Molekularna težina: Molekularna težina HPMC je jedan od ključnih faktora koji određuju njegovu viskoznost. Uopšteno govoreći, što je veća molekulska masa, to je veći i viskozitet rastvora. To je zato što je veća vjerovatnoća da će HPMC molekuli visoke molekularne težine formirati zapletene mreže, čime se povećava unutrašnje trenje otopine.
Stepen supstitucije i distribucije supstituenata: Broj i distribucija metoksi i hidroksipropil supstituenata u HPMC-u takođe utiče na njen viskozitet. Generalno, što je veći stepen metoksi supstitucije (DS), to je niži viskozitet HPMC, jer će uvođenje metoksi supstituenata smanjiti silu vodonične veze između molekula. Uvođenje hidroksipropilnih supstituenata će povećati međumolekularne interakcije, a time i viskozitet. Osim toga, ujednačena distribucija supstituenata pomaže u formiranju stabilnog sistema rastvora i povećanju viskoziteta rastvora.
pH vrijednost otopine: Iako je HPMC nejonski polimer i njegov viskozitet nije osjetljiv na promjene pH vrijednosti otopine, ekstremne pH vrijednosti (veoma kisele ili vrlo alkalne) mogu uzrokovati degradaciju molekularne strukture HPMC, što utiče na viskozitet.
4. Područja primjene HPMC-a
Zbog svojih odličnih karakteristika viskoznosti, HPMC se široko koristi u mnogim poljima:
Građevinski materijali: U građevinskim materijalima, HPMC se koristi kao zgušnjivač i sredstvo za zadržavanje vode za poboljšanje performansi konstrukcije i povećanje otpornosti na pucanje.
Farmaceutska industrija: U farmaceutskoj industriji, HPMC se koristi kao vezivo za tablete, agens za formiranje filma za kapsule i nosač za lijekove s produženim oslobađanjem.
Prehrambena industrija: HPMC se koristi kao zgušnjivač i stabilizator u prehrambenoj industriji za proizvodnju sladoleda, želea i mliječnih proizvoda.
Dnevni hemijski proizvodi: U dnevnim hemijskim proizvodima, HPMC se koristi kao zgušnjivač i stabilizator za proizvodnju šampona, gela za tuširanje, paste za zube itd.
Karakteristike viskoziteta HPMC-a su osnova za njegove odlične performanse u različitim primjenama. Kontrolom molekularne težine, stepena supstitucije i uslova rastvora HPMC-a, njegov viskozitet se može podesiti da zadovolji različite potrebe primene. U budućnosti, dubinsko istraživanje odnosa između HPMC molekularne strukture i viskoznosti pomoći će razvoju HPMC proizvoda s boljim performansama i dalje proširiti svoja polja primjene.
Vrijeme objave: Jul-20-2024