Od čega se pravi hidroksipropil metilceluloza

Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je polusintetički polimer koji se koristi u širokom spektru industrija, uključujući građevinarstvo, hranu, farmaceutske proizvode i proizvode za ličnu njegu. Cenjen je zbog svoje sposobnosti da poboljša reološka svojstva formulacija, kao i zbog kompatibilnosti sa drugim sastojcima i niske toksičnosti. Da biste razumjeli kako se proizvodi HPMC, važno je prvo razumjeti strukturu i svojstva celuloze.

Celuloza je dugačak lanac molekula glukoze koji se nalazi u ćelijskim zidovima biljaka. Molekuli glukoze su međusobno povezani beta-1,4-glikozidnim vezama, formirajući linearni lanac. Lanci se zatim drže zajedno vodoničnim vezama i Van der Waalsovim silama da formiraju jake, vlaknaste strukture. Celuloza je najzastupljeniji organski spoj na zemlji i koristi se u širokom spektru primjena, uključujući papir, tekstil i građevinske materijale.

Iako celuloza ima mnoga korisna svojstva, često je previše kruta i nerastvorljiva da bi se koristila u mnogim formulacijama. Kako bi prevazišli ova ograničenja, naučnici su razvili brojne modificirane derivate celuloze, uključujući HPMC. HPMC se proizvodi modifikacijom prirodne celuloze kroz niz hemijskih reakcija.

Prvi korak u pravljenju HPMC je dobivanje početnog materijala celuloze. Ovo se može postići ekstrakcijom celuloze iz biljnih izvora kao što su drvena pulpa, pamuk ili bambus. Celuloza se zatim tretira alkalnim rastvorom, kao što je natrijum hidroksid ili kalijum hidroksid, kako bi se uklonile nečistoće i razgradila celulozna vlakna na manje čestice. Ovaj proces je poznat kao mercerizacija i čini celulozu reaktivnijom i lakšom za modifikaciju.

Nakon mercerizacije, celuloza reagira sa mješavinom propilen oksida i metil hlorida kako bi se u celuloznu kičmu uvele hidroksipropilne i metilne grupe. Hidroksipropilne grupe se dodaju da bi se poboljšala rastvorljivost i svojstva zadržavanja vode celuloze, dok su metilne grupe dodane da bi se povećala stabilnost i smanjila reaktivnost celuloze. Reakcija se obično izvodi u prisustvu katalizatora, kao što je natrijum hidroksid ili kalijum hidroksid, i pod kontrolisanim uslovima temperature, pritiska i vremena reakcije.

Stepen supstitucije (DS) HPMC se odnosi na broj hidroksipropilnih i metilnih grupa koje se uvode u celuloznu kičmu. DS može varirati ovisno o željenim svojstvima HPMC-a i specifičnoj primjeni za koju se koristi. Općenito, više vrijednosti DS rezultiraju HPMC sa nižim viskozitetom i bržim stopama rastvaranja, dok niže vrijednosti DS rezultiraju HPMC sa većim viskozitetom i sporijim stopama rastvaranja.

Nakon što je reakcija završena, rezultirajući proizvod se pročišćava i suši da se dobije HPMC prah. Proces pročišćavanja uključuje uklanjanje svih neizreagiranih kemikalija, zaostalih rastvarača i drugih nečistoća iz HPMC-a. To se obično radi kombinacijom koraka pranja, filtriranja i sušenja.

Konačni proizvod je bijeli do gotovo bijeli prah bez mirisa i okusa. HPMC je rastvorljiv u vodi i mnogim organskim rastvaračima, a može formirati gelove, filmove i druge strukture u zavisnosti od uslova upotrebe. To je nejonski polimer, što znači da ne nosi nikakav električni naboj i općenito se smatra netoksičnim i sigurnim za upotrebu u širokom rasponu primjena.

HPMC se koristi u širokom spektru formulacija, uključujući boje, ljepila, brtvila, farmaceutske proizvode i prehrambene proizvode. U građevinarstvu, HPMC se često koristi kao zgušnjivač, vezivo i tvorac filma u proizvodima na bazi cementa i gipsa, kao što su malteri, fuge i spojevi.