La hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC) és un compost versàtil utilitzat en diverses indústries, com ara la farmacèutica, l'alimentació, la construcció i la cosmètica. Comprendre la seva composició, estructura, propietats i aplicacions requereix un estudi en profunditat de la seva composició química i procés de síntesi.
composició i estructura
Espina dorsal de cel·lulosa: HPMC es deriva de la cel·lulosa, un polímer natural que es troba a les parets cel·lulars de les plantes. La cel·lulosa està formada per llargues cadenes d'unitats de glucosa unides entre si per enllaços β-1,4 glicosídics.
Metilació: La metilcel·lulosa és un precursor de l'HPMC i es produeix tractant la cel·lulosa amb àlcali i clorur de metil. El procés consisteix a substituir els grups hidroxil (-OH) a la columna vertebral de la cel·lulosa per grups metil (-CH3).
Hidroxipropilació: després de la metilació, es produeix la hidroxipropilació. En aquest pas, l'òxid de propilè reacciona amb la cel·lulosa metilada, introduint grups hidroxipropil (-OCH2CHOHCH3) a la columna vertebral de la cel·lulosa.
Grau de substitució (DS): el grau de substitució fa referència al nombre mitjà de grups hidroxipropil i metil per unitat de glucosa a la cadena de cel·lulosa. Aquest paràmetre afecta les propietats de HPMC, incloent la seva solubilitat, viscositat i comportament tèrmic.
síntesi
Tractament alcalí: les fibres de cel·lulosa es tracten primer amb una solució alcalina, generalment hidròxid de sodi (NaOH), per trencar els enllaços d'hidrogen intermoleculars i augmentar l'accessibilitat dels grups hidroxil de cel·lulosa.
Metilació: la cel·lulosa tractada amb àlcali es fa reaccionar amb clorur de metil (CH3Cl) en condicions controlades, donant lloc a la substitució dels grups hidroxil per grups metil.
Hidroxipropilació: la cel·lulosa metilada reacciona encara més amb l'òxid de propilè (C3H6O) en presència d'un catalitzador com l'hidròxid de sodi. Aquesta reacció introdueix grups hidroxipropil a la columna vertebral de la cel·lulosa.
Neutralització i purificació: neutralitzeu la barreja de reacció per eliminar qualsevol excés de base. El producte obtingut se sotmet a etapes de purificació com ara filtració, rentat i assecat per obtenir el producte final HPMC.
característica
Solubilitat: HPMC és soluble en aigua i forma una solució clara i viscosa. La solubilitat depèn de factors com el grau de substitució, el pes molecular i la temperatura.
Viscositat: les solucions HPMC presenten un comportament pseudoplàstic, el que significa que la seva viscositat disminueix amb l'augment de la velocitat de cisalla. La viscositat es pot controlar ajustant paràmetres com ara DS, pes molecular i concentració.
Formació de pel·lícules: HPMC forma pel·lícules flexibles i transparents quan es col·loca a partir de la seva solució aquosa. Aquestes pel·lícules troben aplicacions en recobriments, envasos i productes farmacèutics.
Estabilitat tèrmica: HPMC és tèrmicament estable a una temperatura determinada, per sobre de la qual es produeix la degradació. L'estabilitat tèrmica depèn de factors com el DS, el contingut d'humitat i la presència d'additius.
Àmbits d'aplicació
Farmacèutics: HPMC s'utilitza àmpliament en formulacions farmacèutiques com a espessidors, aglutinants, agents pel·lícules i matrius d'alliberament sostingut. Millora la desintegració, la dissolució i la biodisponibilitat de la tauleta.
Alimentació: a la indústria alimentària, HPMC s'utilitza com a espessidor, estabilitzador, emulsionant i farcit en productes com salses, amaniments, productes de forn i productes lactis.
Construcció: HPMC s'afegeix als morters de ciment, estucs i adhesius de rajoles per millorar la treballabilitat, la retenció d'aigua i l'adhesió. Millora el rendiment d'aquests materials de construcció en una varietat de condicions.
Cosmètics: HPMC s'utilitza com a espessidor, emulsionant i estabilitzador en formulacions cosmètiques com cremes, locions i gels. Confereix propietats reològiques desitjables i millora l'estabilitat del producte.
La hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) és un compost multifuncional sintetitzat a partir de cel·lulosa mitjançant processos de metilació i hidroxipropilació. La seva estructura química, propietats i aplicacions el converteixen en un ingredient valuós en indústries tan diverses com la farmacèutica, l'alimentació, la construcció i la cosmètica. La investigació i el desenvolupament posteriors de la tecnologia HPMC continuen ampliant les seves aplicacions potencials i millorant el seu rendiment en una varietat de formulacions.
Hora de publicació: 20-feb-2024