Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je polusintetički, vodotopivi polimer koji se dobija od celuloze. Široko se koristi u raznim industrijama, uključujući farmaceutsku, prehrambenu, građevinsku i kozmetiku, zbog svojih jedinstvenih svojstava kao što su zgušnjavanje, vezivanje, stvaranje filma i stabilizacija. Međutim, važno je napomenuti da HPMC nema određenu tačku topljenja jer ne prolazi istinski proces topljenja poput kristalnih materijala. Umjesto toga, prilikom zagrijavanja prolazi kroz proces termičke degradacije.
1. Svojstva HPMC-a:
HPMC je bijeli do gotovo bijeli prah bez mirisa, rastvorljiv u vodi i mnogim organskim rastvaračima. Njegova svojstva variraju u zavisnosti od faktora kao što su stepen supstitucije (DS), molekularna težina i distribucija veličine čestica. Generalno, pokazuje sljedeće karakteristike:
Nejonska priroda: HPMC ne nosi nikakav električni naboj u rastvoru, što ga čini kompatibilnim sa širokim spektrom drugih materijala.
Formiranje filma: HPMC može formirati prozirne, fleksibilne filmove kada se osuši, koji nalaze primjenu u premazima, filmovima i oblicima doziranja s kontroliranim otpuštanjem u farmaceutskim proizvodima.
Sredstvo za zgušnjavanje: daje viskozitet otopinama, što ga čini korisnim u prehrambenim proizvodima, kozmetici i farmaceutskim proizvodima.
Hidrofilno: HPMC ima visok afinitet prema vodi, što doprinosi njenoj rastvorljivosti i svojstvima stvaranja filma.
2. Sinteza HPMC:
HPMC se sintetizira nizom kemijskih reakcija koje uključuju celulozu, propilen oksid i metil hlorid. Proces uključuje eterifikaciju celuloze propilen oksidom nakon čega slijedi metilacija s metil hloridom. Stepen supstitucije (DS) hidroksipropilnih i metoksi grupa može se kontrolisati kako bi se prilagodila svojstva rezultirajućeg HPMC.
3. Primjena HPMC-a:
Farmaceutska industrija: HPMC se široko koristi kao pomoćna tvar u farmaceutskim formulacijama, uključujući tablete, kapsule, oftalmološke otopine i oblike doziranja s kontroliranim oslobađanjem.
Prehrambena industrija: Koristi se kao zgušnjivač, stabilizator i emulgator u prehrambenim proizvodima kao što su umaci, supe, sladoledi i pekarski proizvodi.
Građevinska industrija: HPMC se dodaje proizvodima na bazi cementa radi poboljšanja obradivosti, zadržavanja vode i adhezije. Koristi se i za ljepila za pločice, maltere i žbuke.
Kozmetička industrija: HPMC se koristi u raznim kozmetičkim formulacijama kao što su kreme, losioni i šamponi zbog svojih svojstava za zgušnjavanje i stabilizaciju.
4. Termičko ponašanje HPMC-a:
Kao što je ranije spomenuto, HPMC nema specifičnu tačku topljenja zbog svoje amorfne prirode. Umjesto toga, podliježe termičkoj degradaciji kada se zagrije. Proces razgradnje uključuje razbijanje hemijskih veza unutar polimernog lanca, što dovodi do stvaranja isparljivih proizvoda raspadanja.
Temperatura razgradnje HPMC zavisi od nekoliko faktora, uključujući njegovu molekularnu težinu, stepen supstitucije i prisustvo aditiva. Tipično, termička degradacija HPMC počinje oko 200°C i napreduje sa povećanjem temperature. Profil degradacije može značajno varirati u zavisnosti od specifičnog kvaliteta HPMC i brzine zagrijavanja.
Tokom termičke degradacije, HPMC prolazi kroz nekoliko istovremenih procesa, uključujući dehidrataciju, depolimerizaciju i razgradnju funkcionalnih grupa. Glavni proizvodi razgradnje uključuju vodu, ugljični dioksid, ugljični monoksid, metanol i razne ugljikovodike.
5. Tehnike termičke analize za HPMC:
Toplinsko ponašanje HPMC-a može se proučavati korištenjem različitih analitičkih tehnika, uključujući:
Termogravimetrijska analiza (TGA): TGA mjeri gubitak težine uzorka kao funkciju temperature, pružajući informacije o njegovoj termičkoj stabilnosti i kinetici raspadanja.
Diferencijalna skenirajuća kalorimetrija (DSC): DSC mjeri protok toplote u ili iz uzorka kao funkciju temperature, omogućavajući karakterizaciju faznih prelaza i termičkih događaja kao što su topljenje i degradacija.
Fourier-transformska infracrvena spektroskopija (FTIR): FTIR se može koristiti za praćenje hemijskih promena u HPMC tokom termičke degradacije analizom promena u funkcionalnim grupama i molekularnoj strukturi.
6. Zaključak:
HPMC je svestrani polimer sa širokim spektrom primjena u farmaciji, hrani, građevinarstvu i kozmetici. Za razliku od kristalnih materijala, HPMC nema određenu tačku topljenja, ali podliježe termalnoj degradaciji kada se zagrije. Temperatura razgradnje ovisi o različitim faktorima i obično počinje oko 200°C. Razumijevanje termičkog ponašanja HPMC-a je bitno za njegovo pravilno rukovanje i obradu u različitim industrijama.
Vrijeme objave: Mar-09-2024