Hydroxipropylmetylcellulosa (HPMC) är ett viktigt cellulosaeterderivat som har använts i stor utsträckning inom många industriella områden på grund av dess unika fysikaliska och kemiska egenskaper. Dess viskositetsegenskaper är en av de viktigaste egenskaperna hos HPMC, som direkt påverkar dess prestanda i olika applikationer.
1. Grundläggande egenskaper hos HPMC
HPMC är en nonjonisk cellulosaeter som erhålls genom att en del av hydroxylgrupperna (–OH) i cellulosamolekylen ersätts med metoxigrupper (–OCH3) och hydroxipropylgrupper (–OCH2CH(OH)CH3). Det har god löslighet i vatten och vissa organiska lösningsmedel, vilket bildar transparenta kolloidala lösningar. Viskositeten för HPMC bestäms huvudsakligen av dess molekylvikt, substitutionsgrad (DS, Substitutionsgrad) och substituentfördelning.
2. Bestämning av viskositeten för HPMC
Viskositeten hos HPMC-lösningar mäts vanligtvis med en rotationsviskosimeter eller en kapillärviskosimeter. Vid mätning måste uppmärksamhet ägnas åt lösningens koncentration, temperatur och skjuvhastighet, eftersom dessa faktorer kan påverka viskositetsvärdet avsevärt.
Lösningskoncentration: Viskositeten för HPMC ökar med ökningen av lösningskoncentrationen. När koncentrationen av HPMC-lösning är lägre är interaktionen mellan molekylerna svagare och viskositeten lägre. När koncentrationen ökar ökar intrasslingen och interaktionen mellan molekyler, vilket orsakar en signifikant ökning av viskositeten.
Temperatur: Viskositeten hos HPMC-lösningar är mycket känslig för temperatur. I allmänhet, när temperaturen ökar, kommer viskositeten hos HPMC-lösningen att minska. Detta beror på ökad temperatur som leder till ökad molekylär rörelse och försvagade intermolekylära interaktioner. Det bör noteras att HPMC med olika grader av substitution och molekylvikt har olika känslighet för temperatur.
Skjuvhastighet: HPMC-lösningar uppvisar pseudoplastiskt (skjuvförtunning) beteende, dvs viskositeten är högre vid låga skjuvhastigheter och minskar vid höga skjuvhastigheter. Detta beteende beror på skjuvkrafter som riktar in molekylkedjor längs skjuvriktningen och därigenom minskar intrasslingar och interaktioner mellan molekyler.
3. Faktorer som påverkar HPMC-viskositeten
Molekylvikt: Molekylvikten för HPMC är en av nyckelfaktorerna som bestämmer dess viskositet. Generellt sett gäller att ju högre molekylvikt, desto högre är lösningens viskositet. Detta beror på att HPMC-molekyler med hög molekylvikt är mer benägna att bilda intrasslade nätverk, vilket ökar lösningens inre friktion.
Substitutionsgrad och substituentfördelning: Antalet och fördelningen av metoxi- och hydroxipropylsubstituenter i HPMC påverkar också dess viskositet. Generellt gäller att ju högre grad av metoxisubstitution (DS) är, desto lägre blir viskositeten för HPMC, eftersom införandet av metoxisubstituenter kommer att minska vätebindningskraften mellan molekyler. Införandet av hydroxipropylsubstituenter kommer att öka intermolekylära interaktioner och därigenom öka viskositeten. Dessutom hjälper den enhetliga fördelningen av substituenter till att bilda ett stabilt lösningssystem och öka lösningens viskositet.
Lösningens pH-värde: Även om HPMC är en nonjonisk polymer och dess viskositet inte är känslig för förändringar i lösningens pH-värde, kan extrema pH-värden (mycket sura eller mycket alkaliska) orsaka nedbrytning av molekylstrukturen hos lösningen. HPMC, vilket påverkar viskositeten.
4. Användningsområden för HPMC
På grund av dess utmärkta viskositetsegenskaper används HPMC flitigt inom många områden:
Byggmaterial: I byggmaterial används HPMC som förtjockningsmedel och vattenhållande medel för att förbättra konstruktionens prestanda och öka sprickmotståndet.
Läkemedelsindustrin: Inom läkemedelsindustrin används HPMC som bindemedel för tabletter, filmbildande medel för kapslar och bärare för läkemedel med fördröjd frisättning.
Livsmedelsindustrin: HPMC används som förtjockningsmedel och stabilisator inom livsmedelsindustrin för tillverkning av glass, gelé och mejeriprodukter.
Dagliga kemiska produkter: I dagliga kemiska produkter används HPMC som förtjockningsmedel och stabilisator för tillverkning av schampo, duschgel, tandkräm m.m.
Viskositetsegenskaperna hos HPMC är grunden för dess utmärkta prestanda i olika applikationer. Genom att kontrollera molekylvikten, substitutionsgraden och lösningsförhållandena för HPMC kan dess viskositet justeras för att möta olika applikationsbehov. I framtiden kommer djupgående forskning om sambandet mellan HPMCs molekylstruktur och viskositet att bidra till att utveckla HPMC-produkter med bättre prestanda och ytterligare utöka dess applikationsområden.
Posttid: 2024-jul