Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC) on oluline tsellulooseetri derivaat, mida on selle ainulaadsete füüsikaliste ja keemiliste omaduste tõttu laialdaselt kasutatud paljudes tööstusvaldkondades. Selle viskoossusomadused on HPMC üks olulisemaid omadusi, mis mõjutavad otseselt selle toimivust erinevates rakendustes.
1. HPMC põhiomadused
HPMC on mitteioonne tsellulooseeter, mis saadakse osa hüdroksüülrühmade (-OH) asendamisel tselluloosi molekulis metoksürühmade (-OCH3) ja hüdroksüpropüülrühmadega (-OCH2CH(OH)CH3). See lahustub hästi vees ja mõnes orgaanilises lahustis, moodustades läbipaistvaid kolloidseid lahuseid. HPMC viskoossuse määrab peamiselt selle molekulmass, asendusaste (DS, asendusaste) ja asendajate jaotus.
2. HPMC viskoossuse määramine
HPMC lahuste viskoossust mõõdetakse tavaliselt rotatsiooniviskosimeetri või kapillaarviskosimeetri abil. Mõõtmisel tuleb tähelepanu pöörata lahuse kontsentratsioonile, temperatuurile ja nihkekiirusele, kuna need tegurid võivad oluliselt mõjutada viskoossuse väärtust.
Lahuse kontsentratsioon: HPMC viskoossus suureneb koos lahuse kontsentratsiooni suurenemisega. Kui HPMC lahuse kontsentratsioon on madalam, on molekulidevaheline interaktsioon nõrgem ja viskoossus väiksem. Kontsentratsiooni suurenedes suureneb molekulide põimumine ja interaktsioon, mis põhjustab viskoossuse märkimisväärset suurenemist.
Temperatuur: HPMC lahuste viskoossus on temperatuuri suhtes väga tundlik. Üldiselt väheneb temperatuuri tõustes HPMC lahuse viskoossus. See on tingitud temperatuuri tõusust, mis põhjustab suurenenud molekulide liikumist ja nõrgenenud molekulidevahelisi interaktsioone. Tuleb märkida, et erineva asendusastme ja molekulmassiga HPMC-d on erineva temperatuuritundlikkusega.
Nihkekiirus: HPMC lahustel on pseudoplastiline (nihke hõrenemine) käitumine, st viskoossus on madalal nihkekiirusel kõrgem ja suure nihkekiiruse korral väheneb. See käitumine on tingitud nihkejõududest, mis joondavad molekulaarahelaid nihkesuunas, vähendades seeläbi molekulide põimumist ja interaktsioone.
3. HPMC viskoossust mõjutavad tegurid
Molekulmass: HPMC molekulmass on üks võtmetegureid, mis määrab selle viskoossuse. Üldiselt võib öelda, et mida suurem on molekulmass, seda suurem on lahuse viskoossus. Selle põhjuseks on asjaolu, et suure molekulmassiga HPMC molekulid moodustavad tõenäolisemalt takerdunud võrgustikke, suurendades seeläbi lahuse sisemist hõõrdumist.
Asendusaste ja asendajate jaotus: metoksü- ja hüdroksüpropüülasendajate arv ja jaotus HPMC-s mõjutavad ka selle viskoossust. Üldiselt, mida kõrgem on metoksüasendusaste (DS), seda madalam on HPMC viskoossus, sest metoksüasendajate sisseviimine vähendab molekulide vahelist vesiniksideme jõudu. Hüdroksüpropüülasendajate sisseviimine suurendab molekulidevahelisi interaktsioone, suurendades seeläbi viskoossust. Lisaks aitab asendajate ühtlane jaotus moodustada stabiilse lahusesüsteemi ja tõsta lahuse viskoossust.
Lahuse pH väärtus: Kuigi HPMC on mitteioonne polümeer ja selle viskoossus ei ole tundlik lahuse pH väärtuse muutuste suhtes, võivad äärmuslikud pH väärtused (väga happelised või väga aluselised) põhjustada lahuse molekulaarstruktuuri lagunemist. HPMC, mõjutades seega viskoossust.
4. HPMC rakendusväljad
Tänu oma suurepärastele viskoossusomadustele kasutatakse HPMC-d laialdaselt paljudes valdkondades:
Ehitusmaterjalid: ehitusmaterjalides kasutatakse HPMC-d paksendaja ja vett kinnihoidva ainena, et parandada konstruktsiooni jõudlust ja suurendada pragunemiskindlust.
Farmaatsiatööstus: Farmaatsiatööstuses kasutatakse HPMC-d tablettide sideainena, kapslite kilet moodustava ainena ja toimeainet püsivalt vabastavate ravimite kandjana.
Toiduainetööstus: HPMC-d kasutatakse toiduainetööstuses paksendaja ja stabilisaatorina jäätise, tarretise ja piimatoodete tootmisel.
Igapäevased keemiatooted: igapäevastes keemiatoodetes kasutatakse HPMC-d paksendaja ja stabilisaatorina šampooni, dušigeeli, hambapasta jms tootmisel.
HPMC viskoossusnäitajad on aluseks selle suurepärasele jõudlusele erinevates rakendustes. Reguleerides HPMC molekulmassi, asendusastet ja lahuse tingimusi, saab selle viskoossust reguleerida vastavalt erinevatele kasutusvajadustele. Tulevikus aitab HPMC molekulaarstruktuuri ja viskoossuse seoste põhjalik uurimine välja töötada parema jõudlusega HPMC tooteid ja laiendada veelgi selle rakendusvaldkondi.
Postitusaeg: 20. juuli 2024