La hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) és un derivat important de l'èter de cel·lulosa que s'ha utilitzat àmpliament en molts camps industrials a causa de les seves propietats físiques i químiques úniques. Les seves propietats de viscositat són una de les propietats més importants de HPMC, que afecten directament el seu rendiment en diverses aplicacions.
1. Propietats bàsiques de HPMC
HPMC és un èter de cel·lulosa no iònic obtingut substituint part dels grups hidroxil (–OH) de la molècula de cel·lulosa per grups metoxi (–OCH3) i grups hidroxipropil (–OCH2CH(OH)CH3). Té bona solubilitat en aigua i alguns dissolvents orgànics, formant solucions col·loïdals transparents. La viscositat de HPMC està determinada principalment pel seu pes molecular, grau de substitució (DS, grau de substitució) i distribució de substituents.
2. Determinació de la viscositat de HPMC
La viscositat de les solucions HPMC es mesura normalment mitjançant un viscosímetre rotatiu o un viscosímetre capil·lar. Quan es mesura, cal parar atenció a la concentració, la temperatura i la velocitat de cisalla de la solució, ja que aquests factors poden afectar significativament el valor de viscositat.
Concentració de la solució: la viscositat de HPMC augmenta amb l'augment de la concentració de la solució. Quan la concentració de solució HPMC és menor, la interacció entre les molècules és més feble i la viscositat és menor. A mesura que augmenta la concentració, augmenta l'entrellat i la interacció entre molècules, provocant un augment significatiu de la viscositat.
Temperatura: la viscositat de les solucions HPMC és molt sensible a la temperatura. En general, a mesura que augmenta la temperatura, la viscositat de la solució HPMC disminuirà. Això es deu a l'augment de la temperatura que condueix a un augment del moviment molecular i a les interaccions intermoleculars debilitats. Cal tenir en compte que les HPMC amb diferents graus de substitució i pes molecular tenen una sensibilitat diferent a la temperatura.
Velocitat de cisalla: les solucions HPMC presenten un comportament pseudoplàstic (aprimament de cisalla), és a dir, la viscositat és més alta a velocitats de cisalla baixes i disminueix a velocitats de cisalla elevades. Aquest comportament es deu a les forces de cisalla que alineen les cadenes moleculars al llarg de la direcció de cisalla, reduint així els enredaments i les interaccions entre molècules.
3. Factors que afecten la viscositat de l'HPMC
Pes molecular: El pes molecular de HPMC és un dels factors clau que determina la seva viscositat. En termes generals, com més gran sigui el pes molecular, més gran serà la viscositat de la solució. Això es deu al fet que les molècules HPMC amb un pes molecular elevat tenen més probabilitats de formar xarxes entrellaçades, augmentant així la fricció interna de la solució.
Grau de substitució i distribució de substituents: el nombre i la distribució de substituents metoxi i hidroxipropil en HPMC també afecten la seva viscositat. En general, com més gran sigui el grau de substitució de metoxi (DS), menor serà la viscositat de HPMC, perquè la introducció de substituents de metoxi reduirà la força d'enllaç d'hidrogen entre les molècules. La introducció de substituents hidroxipropil augmentarà les interaccions intermoleculars, augmentant així la viscositat. A més, la distribució uniforme dels substituents ajuda a formar un sistema de solució estable i augmenta la viscositat de la solució.
Valor de pH de la solució: tot i que HPMC és un polímer no iònic i la seva viscositat no és sensible als canvis en el valor de pH de la solució, els valors de pH extrems (molt àcids o molt alcalins) poden provocar la degradació de l'estructura molecular de la solució. HPMC, afectant així la viscositat.
4. Camps d'aplicació de HPMC
A causa de les seves excel·lents característiques de viscositat, HPMC s'utilitza àmpliament en molts camps:
Materials de construcció: en materials de construcció, HPMC s'utilitza com a espessidor i agent de retenció d'aigua per millorar el rendiment de la construcció i augmentar la resistència a les esquerdes.
Indústria farmacèutica: a la indústria farmacèutica, HPMC s'utilitza com a aglutinant per a comprimits, com a agent pel·lícula per a càpsules i com a portador de fàrmacs d'alliberament sostingut.
Indústria alimentària: HPMC s'utilitza com a espessidor i estabilitzador a la indústria alimentària per a la producció de gelats, gelees i productes lactis.
Productes químics diaris: en els productes químics diaris, HPMC s'utilitza com a espessidor i estabilitzador per a la producció de xampú, gel de dutxa, pasta de dents, etc.
Les característiques de viscositat de HPMC són la base del seu excel·lent rendiment en diverses aplicacions. Mitjançant el control del pes molecular, el grau de substitució i les condicions de solució de HPMC, la seva viscositat es pot ajustar per satisfer les diferents necessitats d'aplicació. En el futur, una investigació en profunditat sobre la relació entre l'estructura molecular de l'HPMC i la viscositat ajudarà a desenvolupar productes HPMC amb un millor rendiment i ampliar encara més els seus camps d'aplicació.
Hora de publicació: 20-jul-2024