Хидроксипропил метилцелулозата (НРМС) е важно производно на целулозния етер, което се използва широко в много промишлени области поради своите уникални физични и химични свойства. Неговите вискозитетни свойства са едни от най-важните свойства на HPMC, които пряко влияят върху работата му в различни приложения.
1. Основни свойства на HPMC
HPMC е нейонен целулозен етер, получен чрез заместване на част от хидроксилните групи (–OH) в целулозната молекула с метокси групи (–OCH3) и хидроксипропилови групи (–OCH2CH(OH)CH3). Има добра разтворимост във вода и някои органични разтворители, образувайки прозрачни колоидни разтвори. Вискозитетът на HPMC се определя главно от неговото молекулно тегло, степента на заместване (DS, степен на заместване) и разпределението на заместителите.
2. Определяне на вискозитета на HPMC
Вискозитетът на HPMC разтворите обикновено се измерва с помощта на ротационен вискозиметър или капилярен вискозиметър. При измерване трябва да се обърне внимание на концентрацията, температурата и скоростта на срязване на разтвора, тъй като тези фактори могат значително да повлияят на стойността на вискозитета.
Концентрация на разтвора: Вискозитетът на HPMC се увеличава с увеличаване на концентрацията на разтвора. Когато концентрацията на HPMC разтвор е по-ниска, взаимодействието между молекулите е по-слабо и вискозитетът е по-нисък. С увеличаването на концентрацията, заплитането и взаимодействието между молекулите се увеличава, което води до значително увеличение на вискозитета.
Температура: Вискозитетът на HPMC разтворите е много чувствителен към температурата. Обикновено с повишаване на температурата вискозитетът на HPMC разтвора ще намалее. Това се дължи на повишената температура, водеща до повишено молекулярно движение и отслабени междумолекулни взаимодействия. Трябва да се отбележи, че HPMC с различни степени на заместване и молекулно тегло имат различна чувствителност към температура.
Скорост на срязване: HPMC разтворите проявяват псевдопластично поведение (изтъняване при срязване), т.е. вискозитетът е по-висок при ниски скорости на срязване и намалява при високи скорости на срязване. Това поведение се дължи на сили на срязване, които подреждат молекулните вериги по посока на срязване, като по този начин намаляват заплитанията и взаимодействията между молекулите.
3. Фактори, влияещи върху вискозитета на HPMC
Молекулно тегло: Молекулното тегло на HPMC е един от ключовите фактори, които определят неговия вискозитет. Най-общо казано, колкото по-голямо е молекулното тегло, толкова по-висок е вискозитетът на разтвора. Това е така, защото HPMC молекулите с високо молекулно тегло са по-склонни да образуват заплетени мрежи, като по този начин увеличават вътрешното триене на разтвора.
Степен на заместване и разпределение на заместителите: Броят и разпределението на метокси и хидроксипропиловите заместители в НРМС също влияят върху неговия вискозитет. Като цяло, колкото по-висока е степента на метокси заместване (DS), толкова по-нисък е вискозитетът на HPMC, тъй като въвеждането на метокси заместители ще намали силата на водородното свързване между молекулите. Въвеждането на хидроксипропилови заместители ще увеличи междумолекулните взаимодействия, като по този начин ще увеличи вискозитета. В допълнение, равномерното разпределение на заместителите спомага за образуването на стабилна система от разтвори и увеличаване на вискозитета на разтвора.
Стойност на pH на разтвора: Въпреки че HPMC е нейонен полимер и неговият вискозитет не е чувствителен към промените в стойността на pH на разтвора, екстремните стойности на pH (много киселинни или много алкални) могат да причинят разграждане на молекулярната структура на HPMC, като по този начин влияе върху вискозитета.
4. Области на приложение на HPMC
Поради отличните си вискозитетни характеристики, HPMC се използва широко в много области:
Строителни материали: В строителните материали HPMC се използва като сгъстител и водозадържащ агент за подобряване на строителните характеристики и увеличаване на устойчивостта на пукнатини.
Фармацевтична индустрия: Във фармацевтичната индустрия HPMC се използва като свързващо вещество за таблетки, филмообразуващ агент за капсули и носител за лекарства с продължително освобождаване.
Хранителна промишленост: HPMC се използва като сгъстител и стабилизатор в хранително-вкусовата промишленост за производството на сладолед, желе и млечни продукти.
Ежедневни химически продукти: В ежедневните химически продукти HPMC се използва като сгъстител и стабилизатор за производството на шампоан, душ гел, паста за зъби и др.
Вискозитетните характеристики на HPMC са в основата на отличното му представяне в различни приложения. Чрез контролиране на молекулното тегло, степента на заместване и условията на разтвор на HPMC, неговият вискозитет може да се регулира, за да отговори на нуждите на различни приложения. В бъдеще задълбочените изследвания на връзката между молекулярната структура на HPMC и вискозитета ще помогнат за разработването на HPMC продукти с по-добра производителност и допълнително разширяване на полетата на приложение.
Време на публикуване: 20 юли 2024 г