Z čeho je vyrobena hydroxypropylmethylcelulóza

Hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC) je semisyntetický polymer, který se používá v celé řadě průmyslových odvětví, včetně stavebnictví, potravinářství, farmacie a výrobků pro osobní péči. Je ceněn pro svou schopnost zlepšovat reologické vlastnosti formulací, stejně jako pro svou kompatibilitu s ostatními složkami a nízkou toxicitu. Abychom pochopili, jak se HPMC vyrábí, je důležité nejprve porozumět struktuře a vlastnostem celulózy.

Celulóza je dlouhý řetězec molekul glukózy, který se nachází v buněčných stěnách rostlin. Molekuly glukózy jsou spolu spojeny beta-1,4-glykosidickými vazbami, které tvoří lineární řetězec. Řetězce jsou pak drženy pohromadě vodíkovými vazbami a Van der Waalsovými silami, aby vytvořily silné, vláknité struktury. Celulóza je nejrozšířenější organickou sloučeninou na Zemi a používá se v široké škále aplikací, včetně papíru, textilu a stavebních materiálů.

I když má celulóza mnoho užitečných vlastností, je často příliš tuhá a nerozpustná na to, aby mohla být použita v mnoha formulacích. K překonání těchto omezení vyvinuli vědci řadu modifikovaných derivátů celulózy, včetně HPMC. HPMC se vyrábí modifikací přírodní celulózy řadou chemických reakcí.

Prvním krokem při výrobě HPMC je získání výchozího celulózového materiálu. Toho lze dosáhnout extrakcí celulózy z rostlinných zdrojů, jako je dřevitá buničina, bavlna nebo bambus. Celulóza je poté ošetřena alkalickým roztokem, jako je hydroxid sodný nebo hydroxid draselný, aby se odstranily nečistoty a rozbila celulózová vlákna na menší částice. Tento proces je známý jako mercerace a díky němu je celulóza reaktivnější a snadněji se upravuje.

Po merceraci celulóza reaguje se směsí propylenoxidu a methylchloridu za účelem zavedení hydroxypropylových a methylových skupin na kostru celulózy. Hydroxypropylové skupiny se přidávají pro zlepšení rozpustnosti a vlastností celulózy zadržující vodu, zatímco methylové skupiny se přidávají pro zvýšení stability a snížení reaktivity celulózy. Reakce se typicky provádí v přítomnosti katalyzátoru, jako je hydroxid sodný nebo hydroxid draselný, a za kontrolovaných podmínek teploty, tlaku a reakční doby.

Stupeň substituce (DS) HPMC se týká počtu hydroxypropylových a methylových skupin, které jsou zavedeny do celulózového hlavního řetězce. DS se může lišit v závislosti na požadovaných vlastnostech HPMC a specifické aplikaci, pro kterou se používá. Obecně platí, že vyšší hodnoty DS vedou k HPMC s nižší viskozitou a vyšší rychlostí rozpouštění, zatímco nižší hodnoty DS vedou k HPMC s vyšší viskozitou a nižší rychlostí rozpouštění.

Po dokončení reakce se výsledný produkt čistí a suší, aby se vytvořil HPMC prášek. Proces čištění zahrnuje odstranění jakýchkoli nezreagovaných chemikálií, zbytkových rozpouštědel a dalších nečistot z HPMC. To se obvykle provádí kombinací kroků promývání, filtrace a sušení.

Konečným produktem je bílý až téměř bílý prášek, který je bez zápachu a chuti. HPMC je rozpustná ve vodě a mnoha organických rozpouštědlech a může tvořit gely, filmy a další struktury v závislosti na podmínkách použití. Je to neiontový polymer, což znamená, že nenese žádný elektrický náboj a je obecně považován za netoxický a bezpečný pro použití v široké škále aplikací.

HPMC se používá v široké škále formulací, včetně barev, lepidel, tmelů, léčiv a potravinářských produktů. Ve stavebních aplikacích se HPMC často používá jako zahušťovadlo, pojivo a filmotvorný prostředek v produktech na bázi cementu a sádry, jako jsou malty, spárovací hmoty a spárovací hmoty.