Гідраксіпрапілметылцэлюлоза (ГПМЦ) з'яўляецца распаўсюджаным палімерным злучэннем з шырокім спектрам прамысловага прымянення, асабліва ў галіне фармацэўтыкі, прадуктаў харчавання, будаўнічых матэрыялаў і касметыкі. Яго растваральнасць у вадзе і згушчальнікі робяць яго ідэальным загушчальнікам, стабілізатарам і пленкообразователем. У гэтым артыкуле падрабязна абмяркоўваецца працэс растварэння і набракання ГПМЦ у вадзе, а таксама яго важнасць у розных прымяненнях.
1. Будова і ўласцівасці ГПМЦ
HPMC - гэта неіённы эфір цэлюлозы, які ўтвараецца шляхам хімічнай мадыфікацыі цэлюлозы. Яго хімічная структура змяшчае метыльныя і гідраксіпрапілавыя замяшчальнікі, якія замяняюць некаторыя гідраксільныя групы ў малекулярным ланцугу цэлюлозы, надаючы ГПМЦ ўласцівасці, адрозныя ад уласцівасцей натуральнай цэлюлозы. Дзякуючы сваёй унікальнай структуры HPMC валодае наступнымі ключавымі ўласцівасцямі:
Растваральнасць у вадзе: HPMC можа растварацца ў халоднай і гарачай вадзе і валодае моцнымі згушчальнымі ўласцівасцямі.
Стабільнасць: HPMC мае шырокую адаптыўнасць да значэнняў pH і можа заставацца стабільным як у кіслых, так і ў шчолачных умовах.
Тэрмічнае гелеўтварэнне: HPMC мае характарыстыкі тэрмічнага гелеўтварэння. Калі тэмпература павышаецца, водны раствор HPMC будзе ўтвараць гель і растварацца пры паніжэнні тэмпературы.
2. Механізм пашырэння ГПМЦ ў вадзе
Калі ГПМЦ уступае ў кантакт з вадой, гідрафільныя групы ў яго малекулярным ланцугу (напрыклад, гідраксіл і гідраксіпрапіл) будуць узаемадзейнічаць з малекуламі вады, утвараючы вадародныя сувязі. Гэты працэс прымушае малекулярны ланцуг HPMC паступова паглынаць ваду і пашырацца. Працэс пашырэння HPMC можна падзяліць на наступныя этапы:
2.1 Пачатковы этап водапаглынання
Калі часціцы HPMC упершыню ўступаюць у кантакт з вадой, малекулы вады хутка пранікаюць у паверхню часціц, у выніку чаго паверхня часціц пашыраецца. Гэты працэс у асноўным звязаны з моцным узаемадзеяннем паміж гідрафільнымі групамі ў малекулах HPMC і малекуламі вады. Паколькі HPMC сам па сабе неіённы, ён не будзе растварацца так хутка, як іённыя палімеры, але будзе паглынаць ваду і пашырацца першым.
2.2 Унутраны этап пашырэння
З цягам часу малекулы вады паступова пранікаюць унутр часціц, у выніку чаго ланцужкі цэлюлозы ўнутры часціц пачынаюць пашырацца. На гэтай стадыі хуткасць пашырэння часціц ГПМЦ замарудзіцца, таму што пранікненне малекул вады павінна пераадолець цеснае размяшчэнне малекулярных ланцужкоў унутры ГПМЦ.
2.3 Стадыя поўнага растварэння
Праз дастаткова працяглы час часціцы HPMC цалкам раствараюцца ў вадзе з адукацыяй аднастайнага вязкага раствора. У гэты час малекулярныя ланцугі ГПМЦ хаатычна скручваюцца ў вадзе, і раствор згушчаецца праз міжмалекулярныя ўзаемадзеянні. Глейкасць раствора HPMC цесна звязана з яго малекулярнай масай, канцэнтрацыяй раствора і тэмпературай растварэння.
3. Фактары, якія ўплываюць на пашырэнне і растварэнне ГПМЦ
3.1 Тэмпература
Паводзіны растварэння HPMC цесна звязаны з тэмпературай вады. Як правіла, HPMC можна растварыць у халоднай і гарачай вадзе, але працэс растварэння паводзіць сябе па-рознаму пры розных тэмпературах. У халоднай вадзе HPMC звычайна ўбірае ваду і спачатку набракае, а потым павольна раствараецца; знаходзячыся ў гарачай вадзе, HPMC падвяргаецца тэрмічнаму гелеобразованию пры пэўнай тэмпературы, што азначае, што пры высокай тэмпературы ён утварае гель, а не раствор.
3.2 Канцэнтрацыя
Чым вышэй канцэнтрацыя раствора HPMC, тым менш хуткасць пашырэння часціц, таму што колькасць малекул вады ў растворы высокай канцэнтрацыі, якія можна выкарыстоўваць для злучэння з малекулярнымі ланцугамі HPMC, абмежавана. Акрамя таго, з павелічэннем канцэнтрацыі значна ўзрасце глейкасць раствора.
3.3 Памер часціц
Памер часціц HPMC таксама ўплывае на яго пашырэнне і хуткасць растварэння. Больш дробныя часціцы паглынаюць ваду і набракаюць адносна хутка з-за вялікай удзельнай плошчы паверхні, у той час як больш буйныя часціцы паглынаюць ваду павольна і ім патрабуецца больш часу для поўнага растварэння.
3,4 значэнне pH
Нягледзячы на тое, што ГПМЦ мае моцную прыстасоўвальнасць да змен рн, яго паводзіны пры набраканні і растварэнні могуць быць зменены ў вельмі кіслых або шчолачных умовах. У нейтральных да слабакіслых і слабашчолачных умовах працэс набракання і растварэння ГПМЦ адносна стабільны.
4. Роля HPMC ў розных прыкладаннях
4.1 Фармацэўтычная прамысловасць
У фармацэўтычнай прамысловасці HPMC шырока выкарыстоўваецца ў якасці злучнага рэчыва і разрыхляльніка ў фармацэўтычных таблетках. Паколькі HPMC набракае ў вадзе і ўтварае гель, гэта дапамагае запаволіць хуткасць вызвалення лекавага сродку, тым самым дасягаючы эфекту кантраляванага вызвалення. Акрамя таго, HPMC можа таксама выкарыстоўвацца ў якасці асноўнага кампанента плёнкавага пакрыцця прэпарата для павышэння стабільнасці прэпарата.
4.2 Будаўнічыя матэрыялы
HPMC таксама гуляе важную ролю ў будаўнічых матэрыялах, асабліва ў якасці загушчальніка і ўтрымальніка вады для цэментавага раствора і гіпсу. Уласцівасць ГПМЦ набракаць у гэтых матэрыялах дазваляе яму ўтрымліваць вільгаць пры высокай тэмпературы або сухім асяроддзі, тым самым прадухіляючы адукацыю расколін і паляпшаючы трываласць счаплення матэрыялу.
4.3 Харчовая прамысловасць
У харчовай прамысловасці ГПМЦ выкарыстоўваецца як загушчальнік, эмульгатора і стабілізатар. Напрыклад, у хлебабулачных вырабах HPMC можа палепшыць стабільнасць цеста і палепшыць тэкстуру і густ прадукту. Акрамя таго, уласцівасці HPMC да набракання таксама можна выкарыстоўваць для вытворчасці прадуктаў з нізкім утрыманнем тлушчу або абястлушчаных, каб павялічыць іх сытасць і стабільнасць.
4.4 Касметыка
У касметыцы HPMC шырока выкарыстоўваецца ў сродках па догляду за скурай, шампунях і кандыцыянерах у якасці загушчальніка і стабілізатара. Гель, які ўтвараецца пры пашырэнні HPMC ў вадзе, дапамагае палепшыць тэкстуру прадукту і ўтварае ахоўную плёнку на скуры, каб падтрымліваць скуру ўвільготненай.
5. Падвядзенне вынікаў
Уласцівасць ГПМЦ набракаць у вадзе з'яўляецца асновай для яго шырокага прымянення. HPMC пашыраецца, паглынаючы ваду, утвараючы раствор або гель з глейкасцю. Гэта ўласцівасць робіць яго шырока выкарыстоўваным у многіх галінах, такіх як фармацэўтыка, будаўніцтва, прадукты харчавання і касметыка.
Час публікацыі: 9 кастрычніка 2024 г