Гідраксіпрапілметылцэлюлоза (ГПМЦ) - гэта неіённы эфір цэлюлозы, выраблены з цэлюлозы шляхам хімічнай мадыфікацыі. Як важны водарастваральны палімерны матэрыял, HPMC шырока выкарыстоўваецца ў будаўніцтве, фармацэўтыцы, харчовай, касметычнай і іншых галінах. Паводзіны ГПМЦ у вадзе асабліва важныя, таму што гэта вызначае эфект прымянення ў растворы, у тым ліку здольнасць да згушчэння, суспензіі, склейвання і ўтварэння плёнкі.
Механізм набракання HPMC ў вадзе
HPMC значна набракае ў вадзе. Гэта набраканне ў асноўным звязана з вадароднай сувяззю паміж гідраксільнымі і метоксигрупамі ў малекулярнай структуры HPMC і малекуламі вады. Калі ГПМЦ уступае ў кантакт з вадой, малекулы вады пранікаюць паміж сегментамі ланцуга малекул ГПМЦ, разрываючы вадародныя сувязі паміж малекуламі, расцягваючы сегменты ланцуга і павялічваючы малекулярны аб'ём. Гэты працэс - гэта тое, што мы называем феноменам "набракання".
У прыватнасці, калі HPMC набракае ў вадзе, ён спачатку ўбірае ваду і пачынае набракаць, а затым паступова ўтварае глейкі калоідны раствор. Гэты працэс уключае дзве асноўныя стадыі: адна - хуткая пачатковая стадыя набракання, а другая - наступная больш павольная стадыя растварэння. На пачатковай стадыі HPMC паглынае ваду з адукацыяй набраклых гідратаў, працэс, які звычайна завяршаецца на працягу некалькіх хвілін. На гэтай стадыі малекулы вады хутка пранікаюць у часціцы HPMC, у выніку чаго іх аб'ём павялічваецца. Калі вада пранікае далей, малекулы HPMC паступова аддзяляюцца ад цвёрдых часціц і трапляюць у раствор, утвараючы аднастайны водны раствор.
Фактары, якія ўплываюць на набраканне ГПМЦ ў вадзе
Тэмпература: Тэмпература аказвае значны ўплыў на набраканне HPMC ў вадзе. Наогул кажучы, па меры павышэння тэмпературы хуткасць растварэння HPMC паскараецца, і ступень набракання становіцца больш відавочнай. Гэта таму, што кінэтычная энергія малекул вады ўзрастае пры высокіх тэмпературах, палягчаючы пранікненне паміж сегментамі малекул HPMC і спрыяючы іх пашырэнню. Аднак занадта высокая тэмпература можа выклікаць частковую дэградацыю ГПМЦ і паўплываць на яе характарыстыкі растваральнасці.
Клас глейкасці: HPMC мае розныя класы глейкасці. Чым вышэй глейкасць HPMC, тым больш глейкі калоідны раствор, які ўтвараецца пры набраканні ў вадзе. Калі ГПМЦ з высокай ступенню глейкасці набракае, малекулы вады пранікаюць павольней і працэс растварэння адпаведна даўжэй. ГПМЦ з нізкай глейкасцю лягчэй раствараецца і ўтварае больш разрэджаны раствор.
Значэнне pH раствора: HPMC мае пэўную адаптыўнасць да значэння pH. HPMC мае лепшы эфект набракання ў нейтральных або слабакіслотных умовах. У моцных кіслотных або моцных шчолачных умовах малекулярная структура ГПМЦ можа змяніцца, што паўплывае на яго набраканне і паводзіны пры растварэнні.
Канцэнтрацыя: Канцэнтрацыя раствора ГПМЦ у вадзе таксама ўплывае на яго набраканне. Пры нізкіх канцэнтрацыях HPMC лягчэй цалкам растварыць і ўтварыць больш аднастайны раствор. Пры высокіх канцэнтрацыях узаемадзеянне паміж малекуламі ГПМЦ павялічваецца, што можа прывесці да таго, што некаторым малекулам будзе цяжка цалкам растварыцца ў вадзе і ўтвараць гелевыя блокі.
Практычнае прымяненне набракання ГПМЦ
Уласцівасці ГПМЦ да набракання гуляюць важную ролю ў практычным прымяненні. Напрыклад, у фармацэўтычнай прамысловасці HPMC шырока выкарыстоўваецца ў таблетках з запаволеным вызваленнем. Паколькі ён набракае ў вадзе з адукацыяй калоіднай плёнкі, ён можа эфектыўна кантраляваць хуткасць вызвалення прэпарата, падаўжаючы тым самым працягласць дзеяння прэпарата.
У будаўнічай індустрыі HPMC часта выкарыстоўваецца ў якасці загушчальніка і ўтрымлівальніка вады для матэрыялаў на аснове цэменту і гіпсу. Яго ўласцівасці да набракання могуць палепшыць адгезію і канструкцыйныя характарыстыкі матэрыялаў, адначасова ўтрымліваючы вільгаць, павялічваючы час схоплівання матэрыялаў і паляпшаючы механічную трываласць і гладкасць паверхні гатовых вырабаў.
У харчовай і касметычнай прамысловасці HPMC таксама гуляе важную ролю ў якасці загушчальніка і стабілізатара. Яго паводзіны пры набраканні можа надаць харчовым прадуктам лепшы густ і тэкстуру, у той час як у касметыцы HPMC дапамагае сфармаваць раўнамерны эфект нанясення і ўтрымліваць вільгаць.
Набраканне ГПМЦ у вадзе з'яўляецца вынікам узаемадзеяння паміж яго хімічнай структурай і малекуламі вады. Шляхам рэгулявання такіх фактараў, як тэмпература, значэнне pH, ступень глейкасці і канцэнтрацыя раствора, можна кантраляваць працэс набракання і растварэння ГПМЦ у вадзе ў адпаведнасці з патрэбамі розных абласцей прымянення. Гэтая ўласцівасць HPMC да набракання шырока выкарыстоўваецца ў многіх галінах прамысловасці, што адлюстроўвае яго важнасць як функцыянальнага палімернага матэрыялу.
Час публікацыі: 29 жніўня 2024 г