Hidroksipropilo metilceliuliozė (HPMC) yra natūrali polimero medžiaga, dažniausiai naudojama maiste, medicinoje, kosmetikoje ir kitose srityse. Jo klampumas yra svarbus rodiklis, turintis įtakos jo veikimui, kuris paprastai yra glaudžiai susijęs su tokiais veiksniais kaip HPMC molekulinė masė, tirpalo koncentracija, tirpiklio tipas ir temperatūra.
1. Molekulinė svoris
HPMC molekulinė masė yra vienas iš kritiškiausių veiksnių, darančių įtaką jo klampumui. Apskritai, kuo didesnė molekulinė masė, tuo ilgesnė HPMC molekulinė grandinė, tuo blogesnis sklandumas ir didesnis klampumas. Taip yra todėl, kad makromolekulinės grandinės struktūra suteikia daugiau tarpmolekulinės sąveikos, todėl tirpalo sklandumas yra griežtesni. Todėl, esant tokiai pačiai koncentracijai, HPMC tirpalai, turintys didesnį molekulinį svorį, paprastai pasižymi didesniais klampumais.
Molekulinės masės padidėjimas taip pat turi įtakos viskoelastinėms tirpalo savybėms. HPMC tirpalai, turintys didesnį molekulinį svorį, pasižymi stipresniu viskoelastingumu esant mažesniam šlyties greičiui, o esant didesniam šlyties greičiui jie gali elgtis kaip Niutono skysčiai. Dėl šios priežasties HPMC turi sudėtingesnį reologinį elgesį skirtinguose naudojimo scenarijuose.
2. Sprendimo koncentracija
Tirpalo koncentracija daro didelę įtaką HPMC klampumui. Didėjant HPMC koncentracijai, didėja molekulių sąveika tirpale, todėl padidėja atsparumas srautui ir taip padidėja klampumas. Paprastai tariant, HPMC koncentracija rodo netiesinį augimą tam tikrame diapazone, tai yra, klampumo greitis didėja, kai koncentracija palaipsniui sulėtėja.
Ypač esant didelės koncentracijos tirpalams, molekulinių grandinių sąveika yra stipresnė, gali atsirasti tinklo struktūros ar geliacija, o tai dar labiau padidins tirpalo klampumą. Todėl pramoninėms reikmėms, norint pasiekti idealų klampumo kontrolę, dažnai reikia sureguliuoti HPMC koncentraciją.
3. Tirpiklio tipas
HPMC tirpumas ir klampumas taip pat yra susiję su naudojamo tirpiklio tipu. HPMC paprastai naudoja vandenį kaip tirpiklį, tačiau tam tikromis konkrečiomis sąlygomis taip pat gali būti naudojami kiti tirpikliai, tokie kaip etanolio ir acetonas. Vanduo, kaip poliarinis tirpiklis, gali stipriai sąveikauti su hidroksilo ir metilo grupėmis HPMC molekulėse, kad būtų skatinamas jo tirpimas.
Tirpiklio poliškumas, temperatūra ir tirpiklio ir HPMC molekulių sąveika paveiks HPMC tirpumą ir klampumą. Pavyzdžiui, kai naudojamas mažo poliškumo tirpiklis, HPMC tirpumas mažėja, todėl tirpalo klampumas mažėja.
4. Temperatūra
Temperatūros poveikis HPMC klampumui taip pat yra labai reikšmingas. Paprastai HPMC tirpalo klampumas mažėja didėjant temperatūrai. Taip yra todėl, kad padidėjus temperatūrai, didėja molekulinė šiluminė judesys, todėl susilpnėja molekulių sąveikos jėga, taip sumažinant klampumą.
Tam tikrose temperatūros diapazonuose HPMC tirpalo reologinės savybės rodo akivaizdesnį ne Niutono skysčio elgesį, tai yra, klampumą turi ne tik šlyties greitis, bet ir didelę įtaką temperatūros pokyčiams. Todėl praktiniuose pritaikymuose temperatūros pokyčiai yra viena iš veiksmingų priemonių HPMC klampumui sureguliuoti.
5. Šlyties norma
HPMC tirpalo klampumą turi ne tik statiniai veiksniai, bet ir šlyties greitis. HPMC yra ne Niutono skystis, o jo klampumas keičiasi keičiant šlyties greitį. Paprastai tariant, HPMC tirpalas rodo didesnį klampumą esant mažam šlyties greičiui, o klampumas žymiai mažėja esant dideliam šlyties greičiui. Šis reiškinys vadinamas šlyties plonėjimu.
Šlyties greičio poveikis HPMC tirpalo klampumui paprastai yra susijęs su molekulinių grandinių srauto elgsena. Esant mažesniam šlyties greičiui, molekulinės grandinės linkusios įsipainioti kartu, todėl didesnis klampumas; Esant didesniam šlyties greičiui, molekulinių grandinių sąveika nutrūksta, o klampumas yra palyginti maža.
6. PH vertė
HPMC klampumas taip pat susijęs su tirpalo pH verte. HPMC molekulėse yra reguliuojamų hidroksipropilo ir metilo grupių, o šių grupių krūvio būklę veikia pH. Tam tikrais pH diapazonais HPMC molekulės gali jonizuoti arba sudaryti gelius, taip pakeisdami tirpalo klampumą.
Paprastai rūgštinėje ar šarminėje aplinkoje HPMC struktūra gali pasikeisti, darant įtaką jo sąveikai su tirpiklio molekulėmis ir, savo ruožtu, turinčią įtakos klampumui. Esant skirtingoms pH vertėms, HPMC tirpalų stabilumas ir reologija taip pat gali skirtis, todėl reikia skirti ypatingą dėmesį pH kontrolei naudojimo metu.
7. Priedų poveikis
Be aukščiau išvardytų veiksnių, tam tikri priedai, tokie kaip druskos ir paviršiaus aktyviosios medžiagos, taip pat gali paveikti HPMC klampumą. Druskos pridėjimas dažnai gali pakeisti tirpalo joninį stiprumą, taip paveikdama HPMC molekulių tirpumą ir klampumą. Paviršinės medžiagos gali pakeisti HPMC molekulinę struktūrą, pakeisdami molekulių sąveiką, taip pakeisdama jo klampumą.
HPMC klampumui įtakos turi daugybė veiksnių, įskaitant molekulinę masę, tirpalo koncentraciją, tirpiklio tipą, temperatūrą, šlyties greitį, pH vertę ir priedus. Norint kontroliuoti HPMC klampumo charakteristikas, šiuos veiksnius reikia pagrįstai koreguoti atsižvelgiant į faktinius taikymo reikalavimus. Suprantant šiuos įtakingus veiksnius, HPMC našumą galima optimizuoti skirtinguose gamybos ir naudojimo scenarijuose, kad būtų užtikrintas jo stabilumas ir efektyvumas įvairiose programose.
Pašto laikas: 2012 m. Vasario 15 d