La hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) és un compost polimèric soluble en aigua àmpliament utilitzat en medicina, alimentació, materials de construcció i altres camps. A causa del seu bon espessiment, pel·lícula, emulsionant, unió i altres propietats, s'utilitza àmpliament com a espessidor, estabilitzador i agent de suspensió. Les propietats reològiques de HPMC, especialment el seu rendiment a diferents temperatures, són factors importants que afecten el seu efecte d'aplicació.
1. Visió general de les propietats reològiques HPMC
Les propietats reològiques són un reflex complet de les característiques de deformació i flux dels materials sota forces externes. Per als materials polímers, la viscositat i el comportament d'aprimament per cisalla són els dos paràmetres reològics més comuns. Les propietats reològiques de les HPMC es veuen afectades principalment per factors com ara el pes molecular, la concentració, les propietats del dissolvent i la temperatura. Com a èter de cel·lulosa no iònic, HPMC presenta pseudoplasticitat en solució aquosa, és a dir, la seva viscositat disminueix amb l'augment de la velocitat de cisalla.
2. Efecte de la temperatura sobre la viscositat HPMC
La temperatura és un dels factors clau que afecten les propietats reològiques de les HPMC. A mesura que augmenta la temperatura, la viscositat de la solució HPMC sol disminuir. Això es deu al fet que l'augment de la temperatura debilita la interacció d'enllaç d'hidrogen entre les molècules d'aigua, reduint així la força d'interacció entre les cadenes moleculars HPMC, fent que les cadenes moleculars siguin més fàcils de lliscar i fluir. Per tant, a temperatures més altes, les solucions HPMC presenten una viscositat més baixa.
Tanmateix, el canvi de viscositat de HPMC no és una relació lineal. Quan la temperatura augmenta fins a cert punt, HPMC pot patir un procés de dissolució-precipitació. Per a l'HPMC, la relació entre la solubilitat i la temperatura és més complicada: dins d'un determinat interval de temperatura, l'HPMC precipitarà de la solució, que es manifesta com un fort augment de la viscositat de la solució o la formació de gel. Aquest fenomen sol produir-se quan s'acosta o supera la temperatura de dissolució de l'HPMC.
3. Efecte de la temperatura sobre el comportament reològic de la solució HPMC
El comportament reològic de la solució HPMC sol presentar un efecte d'aprimament de cisalla, és a dir, la viscositat disminueix quan augmenta la velocitat de cisalla. Els canvis de temperatura tenen un efecte significatiu en aquest efecte d'aprimament. En general, a mesura que augmenta la temperatura, la viscositat de la solució HPMC disminueix i el seu efecte d'aprimament es fa més evident. Això vol dir que a altes temperatures, la viscositat de la solució HPMC depèn més de la velocitat de cisalla, és a dir, a la mateixa velocitat de cisalla, la solució d'HPMC a alta temperatura flueix més fàcilment que a baixa temperatura.
A més, l'augment de temperatura també afecta la tixotropia de la solució HPMC. La tixotropia es refereix a la propietat que la viscositat d'una solució disminueix sota l'acció de la força de cisalla, i la viscositat es recupera gradualment després d'eliminar la força de cisalla. Generalment, l'augment de temperatura comporta un augment de la tixotropia de la solució HPMC, és a dir, després d'eliminar la força de cisalla, la viscositat es recupera més lentament que en condicions de baixa temperatura.
4. Efecte de la temperatura sobre el comportament de gelificació de les HPMC
HPMC té una propietat de gelificació tèrmica única, és a dir, després d'escalfar-se a una determinada temperatura (temperatura del gel), la solució HPMC canviarà d'un estat de solució a un estat de gel. Aquest procés es veu molt afectat per la temperatura. A mesura que augmenta la temperatura, la interacció entre els substituents hidroxipropil i metil de les molècules HPMC augmenta, donant lloc a l'entrellat de les cadenes moleculars, formant així un gel. Aquest fenomen és de gran importància en la indústria farmacèutica i alimentària perquè es pot utilitzar per ajustar la textura i les propietats d'alliberament del producte.
5. Aplicació i transcendència pràctica
L'efecte de la temperatura sobre les propietats reològiques de HPMC és de gran importància en aplicacions pràctiques. Per a l'aplicació de solucions HPMC, com ara preparats d'alliberament sostingut de fàrmacs, espessidors d'aliments o reguladors per a materials de construcció, s'ha de tenir en compte l'efecte de la temperatura sobre les propietats reològiques per garantir l'estabilitat i la funcionalitat del producte en diferents condicions de temperatura. Per exemple, quan es preparen fàrmacs sensibles a la calor, s'ha de tenir en compte l'efecte dels canvis de temperatura sobre la viscositat i el comportament de gelificació de la matriu HPMC per optimitzar la velocitat d'alliberament del fàrmac.
La temperatura té un efecte significatiu sobre les propietats reològiques de la hidroxipropil metilcel·lulosa. L'augment de la temperatura normalment redueix la viscositat de les solucions HPMC, millora el seu efecte d'aprimament i la tixotropia, i també pot induir la gelificació tèrmica. En aplicacions pràctiques, entendre i controlar l'efecte de la temperatura sobre les propietats reològiques de HPMC és la clau per optimitzar el rendiment del producte i els paràmetres del procés.
Hora de publicació: Set-05-2024