Viskozecaj trajtoj de hidroxipropil -metilcelulosa (HPMC) akva solvo

Hydroxypropyl Methylcelulose (HPMC)estas vaste uzata akvorezista polimero kun diversaj aplikoj, precipe en farmaciaĵoj, manĝaĵoj kaj kosmetikaj produktoj. Ĝia kapablo formi dikajn, ĝel-similajn solvojn kiam miksita kun akvo igas ĝin vershava ingredienco. La viskozeco de Kimacell®HPMC -solvoj ludas gravegan rolon en determinado de ilia agado en malsamaj formuliĝoj. Kompreni la viskozecajn trajtojn de akvaj solvoj de HPMC estas esenca por optimumigi ilian uzon en diversaj industrioj.

1. Enkonduko al hidroxipropil -metilcelulosa (HPMC)

Hydroxypropil-metilcelulosa estas duon-sinteza derivaĵo de celulozo. Ĝi estas produktita per anstataŭigo de celulozo per hidroxipropilaj grupoj kaj metilaj grupoj. La rilatumo de ĉi tiuj anstataŭaĵoj povas varii, kondukante al malsamaj gradoj de HPMC kun apartaj trajtoj, inkluzive de viskozeco. La tipa strukturo de HPMC konsistas el celuloza dorso kun hidrokspropilaj kaj metilaj grupoj ligitaj al la glukozaj unuoj.

HPMC estas uzata en diversaj industrioj pro ĝia biocompatibilidad, kapablo formi ĝelojn kaj facilecon de solvebleco en akvo. En akvaj solvoj, HPMC kondutas kiel ne-ionika, akvorezista polimero, kiu signife influas la reologiajn proprietojn de la solvo, aparte viskozecon.

2. Viskozecaj trajtoj de HPMC -solvoj

La viskozeco de HPMC -solvoj estas influita de pluraj faktoroj, inkluzive de la koncentriĝo de HPMC, la molekula pezo de la polimero, temperaturo kaj ĉeesto de saloj aŭ aliaj solutoj. Malsupre estas la ĉefaj faktoroj, kiuj regas la viskozajn trajtojn de HPMC en akvaj solvoj:

Koncentriĝo de HPMC: La viskozeco pliiĝas dum la koncentriĝo de HPMC pliiĝas. Ĉe pli altaj koncentriĝoj, HPMC -molekuloj interagas pli signife unu kun la alia, kondukante al pli alta rezisto al fluo.

Molekula pezo de HPMC: La viskozeco de HPMC -solvoj estas forte korelaciita kun la molekula pezo de la polimero. Pli alta molekula pezo HPMC -gradoj emas produkti pli viskozajn solvojn. Ĉi tio estas ĉar pli grandaj polimeraj molekuloj kreas pli signifan reziston al fluo pro ilia pliigita enmiksiĝo kaj frotado.

Temperaturo: Viskozeco tipe malpliiĝas dum temperaturo pliiĝas. Ĉi tio estas ĉar pli altaj temperaturoj rezultigas la redukton de intermolekulaj fortoj inter la HPMC -molekuloj, tiel reduktante sian kapablon rezisti fluon.

Tondado: La viskozeco de HPMC-solvoj dependas de tondado, precipe en ne-Newtoniaj fluidoj, kio estas tipa de polimeraj solvoj. Ĉe malaltaj tondaj tarifoj, HPMC -solvoj montras altan viskozecon, dum ĉe altaj tondaj tarifoj, la viskozeco malpliiĝas pro tondado de maldikiĝo.

Efiko de jona forto: La ĉeesto de elektrolitoj (kiel saloj) en la solvo povas ŝanĝi la viskozecon. Iuj saloj povas kribri la repuŝajn fortojn inter la polimeraj ĉenoj, kaŭzante ilin agregi kaj rezultigante malpliiĝon de viskozeco.

3. Viskozeco kontraŭ koncentriĝo: eksperimentaj observaĵoj

Ĝenerala tendenco observita en eksperimentoj estas, ke la viskozeco de akvaj solvoj de HPMC pliiĝas eksponente kun kreskanta koncentriĝo de polimeroj. La rilato inter viskozeco kaj koncentriĝo povas esti priskribita per la sekva empiria ekvacio, kiu ofte estas uzata por koncentritaj polimeraj solvoj:

η = acn \ eta = ac^nη = acn

Kie:

η \ Etaη estas la viskozeco

CCC estas la koncentriĝo de HPMC

AAA kaj NNN estas empiriaj konstantoj, kiuj dependas de la specifa tipo de HPMC kaj la kondiĉoj de la solvo.

Por pli malaltaj koncentriĝoj, la rilato estas lineara, sed ĉar la koncentriĝo pliiĝas, la viskozeco leviĝas abrupte, reflektante la pliigitan interagadon inter polimeraj ĉenoj.

4. Viskozeco kontraŭ molekula pezo

La molekula pezo de Kimacell®HPMC ludas gravegan rolon en ĝiaj viskozecaj trajtoj. Pli altaj molekulaj pezaj HPMC -polimeroj emas formi pli viskozajn solvojn ĉe pli malaltaj koncentriĝoj kompare al pli malaltaj molekulaj pezaj gradoj. La viskozeco de solvoj faritaj el alta molekula pezo HPMC povas esti ĝis pluraj ordoj de grando pli alta ol tiu de solvoj faritaj el malpli-molekula pezo HPMC.

Ekzemple, solvo de HPMC kun molekula pezo de 100.000 Da montros pli altan viskozecon ol unu kun molekula pezo de 50.000 da ĉe la sama koncentriĝo.

5. Temperatura efiko sur viskozeco

Temperaturo havas signifan efikon sur la viskozeco de HPMC -solvoj. La kresko de temperaturo kondukas al redukto de la viskozeco de la solvo. Ĉi tio estas ĉefe pro la termika moviĝo de la polimeraj ĉenoj, kio kaŭzas ilin moviĝi pli libere, reduktante sian reziston al fluo. La efiko de temperaturo sur viskozeco ofte estas kvantigita uzante ekvacion de Arrhenius-tipo:

η (t) = η0eeart \ eta (t) = \ eta_0 e^{\ frac {e_a} {rt}} η (t) = η0 ertea

Kie:

η (t) \ Eta (t) η (t) estas la viskozeco ĉe temperaturo TTT

η0 \ ETA_0η0 estas la antaŭ-eksponenta faktoro (viskozeco ĉe senfina temperaturo)

Eae_aea estas la aktiviga energio

RRR estas la gasa konstanto

TTT estas la absoluta temperaturo

6. Reologia konduto

La reologio de akvaj solvoj de HPMC estas ofte priskribita kiel ne-Newtonian, signifante ke la viskozeco de la solvo ne estas konstanta sed varias kun la aplikata tondado. Ĉe malaltaj tondaj tarifoj, HPMC -solvoj montras relative altan viskozecon pro la enmiksiĝo de polimeraj ĉenoj. Tamen, ĉar tondado pliiĝas, la viskozeco malpliiĝas - fenomeno konata kiel tondado.

Ĉi tiu tondado-maldiligenta konduto estas tipa de multaj polimeraj solvoj, inkluzive de HPMC. La dependeco de tondado de viskozeco povas esti priskribita uzante la modelon de potenco-juro:

η (γ˙) = Kγ˙n-1 \ Eta (\ dot {\ gamma}) = k \ dot {\ gamma}^{n-1} η (γ˙) = kγ˙ n --1

Kie:

γ˙ \ dot {\ gamma} γ˙ estas la tondado

KKK estas la konsekvenca indekso

nnn estas la fluo -konduta indekso (kun n <1n <1n <1 por tondado)

7. Viskozeco de HPMC -solvoj: resuma tablo

Malsupre estas tabelo resumanta la viskozecajn trajtojn de akvaj solvoj de HPMC en diversaj kondiĉoj:

La viskozecaj trajtoj deHPMCAkvaj solvoj estas influitaj de pluraj faktoroj, inkluzive de koncentriĝo, molekula pezo, temperaturo kaj tondado. HPMC estas tre vershava materialo, kaj ĝiaj reologiaj proprietoj povas esti adaptitaj por specifaj aplikoj alĝustigante ĉi tiujn parametrojn. Kompreni ĉi tiujn faktorojn permesas la optimuman uzon de Kimacell®HPMC en diversaj industrioj, de farmaciaĵoj ĝis manĝaĵoj kaj kosmetikaĵoj. Manipulante la kondiĉojn sub kiuj HPMC dissolviĝas, fabrikantoj povas atingi la deziratan viskozecon kaj fluajn proprietojn por siaj specifaj bezonoj.