Hidroksipropilo metilceliuliozė (HPMC) yra vandenyje tirpus polimeras, paprastai naudojamas pramonėje, medicinoje ir maiste. Viena iš pagrindinių HPMC funkcijų skirtinguose produktuose yra koreguoti klampumą, kuris pasiekiamas per savo molekulinę struktūrą ir sąveiką su tirpikliais (paprastai vandeniu).
1. HPMC molekulinė struktūra ir jo poveikis klampumui
HPMC sudaro celiuliozės stuburas su metoksi ir hidroksipropilo pakaitalais. Jos celiuliozės grandinės turi daugybę hidroksilo grupių (-oh), kurios gali sudaryti vandenilio ryšius su vandens molekulėmis, taip padidindamos tirpalo klampumą. HPMC molekulės hidroksipropilo ir metoksi pakaitalai taip pat turi įtakos jo afiniteimui ir tirpumui vandeniui. Vandenyje HPMC molekulinė grandinė gali atsiskleisti ir absorbuoti didelį kiekį vandens, taip padidindama tirpalo klampumą.
Skirtingi HPMC tipai parodys skirtingas klampumo charakteristikas dėl skirtingo metoksi ir hidroksipropilo pakeitimo laipsnių. Paprastai tariant, HPMC, turintis didesnį hidroksipropilo pakeitimo laipsnį, turi stipresnį klampumo padidėjimo gebėjimą, tuo tarpu HPMC, turintis didelį metoksi, skiriasi tirpimo greičiu ir jautrumu temperatūrai. Todėl HPMC molekulinė struktūra daro tiesioginį poveikį jo klampumui didėjančiam poveikiui.
2. HPMC tirpimo charakteristikos ir klampumas
HPMC turi gerą vandens tirpumą, kuris leidžia žymiai padidinti klampumą vandeniniuose tirpaluose. Vandenyje HPMC molekulinės grandinės sugeria vandenį ir sudaro išplėstinę tinklo struktūrą, todėl sumažėja tirpalo sklandumas ir padidėja klampumas. Šis tirpimo procesas yra žingsnis po žingsnio procesas, o temperatūra ir pH daro didelę įtaką. Paprastai HPMC ištirpsta greičiau esant žemai temperatūrai, tačiau jo klampumas didėja didėjant temperatūrai. Todėl kuo aukštesnė tirpimo temperatūra tam tikrame diapazone, tuo didesnis tirpalo klampumas.
HPMC tirpumas taip pat yra susijęs su terpės pH verte. Esant neutraliam ar silpnai šarminiam diapazonui, HPMC ištirpsta geriau ir padidina klampumą; Nors esant stiprioms rūgščioms ar šarminėms sąlygomis, HPMC tirpumas ir klampumas slopinamas. Todėl skirtinguose produktuose HPMC klampumo reguliavimo gebėjimas taip pat turi atsižvelgti į terpės pH vertę.
3. HPMC koncentracijos poveikis klampumui
HPMC koncentracija yra vienas iš pagrindinių veiksnių, turinčių įtakos klampumui. Didėjant HPMC koncentracijai, tirpale susidaręs molekulinės grandinės tinklas tampa tankesnis, o klampumas žymiai padidėja. Esant mažoms koncentracijoms, HPMC molekulinių grandinių sąveika yra silpna, o tirpalo klampumas nelabai keičiasi. Tačiau kai HPMC koncentracija pasieks tam tikrą lygį, kryžminis sujungimas ir įsipainiojimas tarp molekulinių grandinių padidės klampumas eksponentiškai.
Eksperimentai rodo, kad kai HPMC koncentracija yra tam tikrame diapazone, jo klampumas didėja tiesiogiai proporcingai koncentracijai. Tačiau kai koncentracija yra per didelė, pasikeis tirpalo reologinės savybės, parodančios pseudoplastiškumą ar Tiksotropiją, o klampumas mažėja didėjant šlyties greičiui. Todėl praktiškai pritaikant pridedamą HPMC kiekį reikia pagrįstai kontroliuoti atsižvelgiant į konkrečius poreikius, norint pasiekti idealų klampumą.
4. Molekulinės masės poveikis klampumui
HPMC molekulinė masė taip pat yra svarbus veiksnys nustatant jo klampumą. Paprastai kuo didesnė HPMC molekulinė masė, tuo didesnis jo tirpalo klampumas. Taip yra todėl, kad HPMC su didele molekuline mase gali sudaryti ilgesnes molekulines grandines ir sudėtingesnes tinklo struktūras, taip trukdant tirpalo sklandumui ir padidinant klampumą. Todėl HPMC su skirtingais molekuliniais svoriais gali būti naudojamas skirtingų produktų klampumo reikalavimams sureguliuoti.
Kai kuriose programose didesnio molekulinės masės pasirinkimas HPMC gali žymiai pagerinti produkto konsistenciją, pavyzdžiui, tirštiklį statybinėse medžiagose; Nors kitose programose, tokiose kaip farmacijos laukas, gali reikėti pasirinkti mažą molekulinę masę HPMC, norint sureguliuoti vaisto išsiskyrimo greitį ar pagerinti skonį.
5. Temperatūros poveikis HPMC tirpalo klampumui
HPMC klampumas žymiai keičiasi atsižvelgiant į temperatūrą. Paprastai tariant, HPMC tirpalo klampumas mažėja aukštesnėje temperatūroje. Taip yra todėl, kad aukšta temperatūra sunaikina vandenilio ryšius tarp HPMC molekulių ir sumažina molekulinių grandinių įsipainiojimo laipsnį, taip sumažindamas tirpalo klampumą. Tačiau kai kuriais ypatingais atvejais HPMC klampumas gali padidėti tam tikrame temperatūros diapazone, kuris yra glaudžiai susijęs su jo molekuline struktūra ir tirpalo aplinka.
Esant žemai temperatūrai, HPMC tirpalo klampumas yra didelis, o molekulinių grandinių judėjimas yra ribojamas. Dėl šios savybės ji gerai veikia tokiose vietose, kur reikia padidinti produkto klampumą žemoje temperatūroje.
6. Šlyties greičio poveikis HPMC klampumui
HPMC tirpalai paprastai pasižymi šlyties plonėjimo charakteristikomis, tai yra, klampumas mažėja didėjant šlyties greičiui. Esant mažam šlyties greičiui, HPMC molekulinės grandinės tinklo struktūra yra palyginti išsami, o tai kliudo tirpalo sklandumui, taip parodant didesnį klampumą. Tačiau esant dideliam šlyties greičiui, sunaikinamas molekulinių grandinių įsipainiojimas ir kryžminimas, o klampumas mažėja. Ši nuosavybė yra plačiai naudojama tokiose pramonės šakose kaip statybinės medžiagos, dažai ir dangos ir gali pagerinti gaminių veikimą statybos metu.
7. Išorinių priedų poveikis
Daugelyje programų HPMC dažnai naudojamas kartu su kitais priedais. Skirtingi priedų tipai, tokie kaip druskos, paviršiaus aktyviosios medžiagos ir kiti polimerai, turės įtakos HPMC klampumui. Pvz., Kai kurie druskos priedai gali sumažinti HPMC tirpalų klampumą, nes druskos jonai trukdo sąveikai tarp HPMC molekulinių grandinių ir sunaikina susidariusį vandenilio ryšių tinklą. Kai kurie tirštikliai gali sinergiškai dirbti su HPMC, kad padidintų bendrą tirpalo klampumą.
Kaip plačiai naudojamas tirštiklis, HPMC poveikis produkto klampumui daugiausia pasiekiamas dėl jo molekulinės struktūros, koncentracijos, molekulinės masės, tirpumo charakteristikų ir išorinių veiksnių, tokių kaip temperatūra, šlyties greitis ir priedai. Taikant šiuos HPMC parametrus, galima tiksliai valdyti produkto klampumą, kad būtų patenkinti skirtingų taikymo laukų poreikiai.
Pašto laikas: 2012 m. Vasario 17 d