De què es fa la hidroxipropil metilcel·lulosa

La hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) és un polímer semisintètic que s'utilitza en una àmplia gamma d'indústries, com ara la construcció, l'alimentació, la farmacèutica i els productes per a la cura personal. Es valora per la seva capacitat per millorar les propietats reològiques de les formulacions, així com la seva compatibilitat amb altres ingredients i la seva baixa toxicitat. Per entendre com es fa HPMC, és important entendre primer l'estructura i les propietats de la cel·lulosa.

La cel·lulosa és una llarga cadena de molècules de glucosa que es troba a les parets cel·lulars de les plantes. Les molècules de glucosa estan unides entre si per enllaços beta-1,4-glicosídics, formant una cadena lineal. Aleshores, les cadenes es mantenen juntes mitjançant enllaços d'hidrogen i les forces de Van der Waals per formar estructures fortes i fibroses. La cel·lulosa és el compost orgànic més abundant a la terra i s'utilitza en una àmplia gamma d'aplicacions, com ara paper, tèxtils i materials de construcció.

Tot i que la cel·lulosa té moltes propietats útils, sovint és massa rígida i insoluble per utilitzar-la en moltes formulacions. Per superar aquestes limitacions, els científics han desenvolupat una sèrie de derivats de cel·lulosa modificats, inclòs HPMC. HPMC es fa modificant la cel·lulosa natural mitjançant una sèrie de reaccions químiques.

El primer pas per fer HPMC és obtenir el material de partida de cel·lulosa. Això es pot fer extraient cel·lulosa de fonts vegetals com la polpa de fusta, el cotó o el bambú. A continuació, la cel·lulosa es tracta amb una solució alcalina, com hidròxid de sodi o hidròxid de potassi, per eliminar les impureses i trencar les fibres de cel·lulosa en partícules més petites. Aquest procés es coneix com a mercerització, i fa que la cel·lulosa sigui més reactiva i més fàcil de modificar.

Després de la mercerització, la cel·lulosa es fa reaccionar amb una barreja d'òxid de propilè i clorur de metil per introduir grups hidroxipropil i metil a la columna vertebral de la cel·lulosa. Els grups hidroxipropil s'afegeixen per millorar la solubilitat i les propietats de retenció d'aigua de la cel·lulosa, mentre que els grups metil s'afegeixen per augmentar l'estabilitat i reduir la reactivitat de la cel·lulosa. La reacció es realitza normalment en presència d'un catalitzador, com l'hidròxid de sodi o l'hidròxid de potassi, i en condicions controlades de temperatura, pressió i temps de reacció.

El grau de substitució (DS) de HPMC fa referència al nombre de grups hidroxipropil i metil que s'introdueixen a la columna vertebral de la cel·lulosa. El DS pot variar segons les propietats desitjades de l'HPMC i l'aplicació específica per a la qual s'utilitza. En general, els valors de DS més alts donen lloc a HPMC amb una viscositat més baixa i velocitats de dissolució més ràpides, mentre que els valors de DS més baixos donen lloc a HPMC amb una viscositat més alta i velocitats de dissolució més lentes.

Un cop completada la reacció, el producte resultant es purifica i s'asseca per crear pols HPMC. El procés de purificació implica l'eliminació de qualsevol producte químic no reaccionat, dissolvents residuals i altres impureses de l'HPMC. Normalment, això es fa mitjançant una combinació de passos de rentat, filtració i assecat.

El producte final és una pols de color blanc a blanquinós, inodora i insípida. HPMC és soluble en aigua i molts dissolvents orgànics, i pot formar gels, pel·lícules i altres estructures segons les condicions d'ús. És un polímer no iònic, és a dir, no porta cap càrrega elèctrica i, en general, es considera no tòxic i segur per al seu ús en una àmplia gamma d'aplicacions.

HPMC s'utilitza en una àmplia gamma de formulacions, incloent pintures, adhesius, segelladors, productes farmacèutics i productes alimentaris. En aplicacions de construcció, l'HPMC s'utilitza sovint com a espessidor, aglutinant i formador de pel·lícula en productes a base de ciment i guix, com ara morters, lletades i compostos per a juntes.