Millest on valmistatud hüdroksüpropüülmetüültselluloos

Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC) on poolsünteetiline polümeer, mida kasutatakse paljudes tööstusharudes, sealhulgas ehituses, toiduainetes, ravimites ja isikliku hügieeni toodetes. Seda hinnatakse selle võime tõttu parandada preparaatide reoloogilisi omadusi, samuti ühilduvust teiste koostisosadega ja madala toksilisuse tõttu. HPMC valmistamise mõistmiseks on oluline kõigepealt mõista tselluloosi struktuuri ja omadusi.

Tselluloos on pikk glükoosi molekulide ahel, mida leidub taimede rakuseintes. Glükoosi molekulid on omavahel seotud beeta-1,4-glükosiidsidemetega, moodustades lineaarse ahela. Seejärel hoiavad ahelaid koos vesiniksidemed ja Van der Waalsi jõud, et moodustada tugevaid kiulisi struktuure. Tselluloos on kõige levinum orgaaniline ühend maakeral ja seda kasutatakse paljudes rakendustes, sealhulgas paberis, tekstiilis ja ehitusmaterjalides.

Kuigi tselluloosil on palju kasulikke omadusi, on see sageli liiga jäik ja lahustumatu, et seda paljudes preparaatides kasutada. Nende piirangute ületamiseks on teadlased välja töötanud hulga modifitseeritud tselluloosi derivaate, sealhulgas HPMC. HPMC valmistatakse loodusliku tselluloosi modifitseerimisel mitmete keemiliste reaktsioonide kaudu.

HPMC valmistamise esimene samm on tselluloosi lähtematerjali saamine. Seda saab teha tselluloosi ekstraheerimisel taimsetest allikatest, näiteks puidumassist, puuvillast või bambusest. Seejärel töödeldakse tselluloosi leeliselise lahusega, nagu naatriumhüdroksiid või kaaliumhüdroksiid, et eemaldada lisandid ja lõhustada tselluloosikiud väiksemateks osakesteks. Seda protsessi nimetatakse merseriseerimiseks ja see muudab tselluloosi reaktiivsemaks ja hõlpsamini modifitseeritavaks.

Pärast merseriseerimist lastakse tselluloosil reageerida propüleenoksiidi ja metüülkloriidi seguga, et viia tselluloosi karkassi hüdroksüpropüül- ja metüülrühmad. Hüdroksüpropüülrühmad lisatakse tselluloosi lahustuvuse ja veepeetuse parandamiseks, metüülrühmad aga stabiilsuse suurendamiseks ja tselluloosi reaktsioonivõime vähendamiseks. Reaktsioon viiakse tavaliselt läbi katalüsaatori, nagu naatriumhüdroksiidi või kaaliumhüdroksiidi, juuresolekul ja kontrollitud temperatuuri, rõhu ja reaktsiooniaja tingimustes.

HPMC asendusaste (DS) viitab hüdroksüpropüül- ja metüülrühmade arvule, mis on sisestatud tselluloosi karkassi. DS võib varieeruda sõltuvalt HPMC soovitud omadustest ja konkreetsest rakendusest, mille jaoks seda kasutatakse. Üldiselt annavad kõrgemad DS väärtused madalama viskoossusega ja kiirema lahustumiskiirusega HPMC, samas kui madalamad DS väärtused annavad tulemuseks suurema viskoossuse ja aeglasema lahustumiskiirusega HPMC.

Pärast reaktsiooni lõppemist saadud produkt puhastatakse ja kuivatatakse, et saada HPMC pulber. Puhastusprotsess hõlmab reageerimata kemikaalide, lahustite jääkide ja muude lisandite eemaldamist HPMC-st. Tavaliselt tehakse seda pesemise, filtreerimise ja kuivatamisetappide kombinatsiooni kaudu.

Lõpptoode on valge kuni valkjas pulber, mis on lõhnatu ja maitsetu. HPMC lahustub vees ja paljudes orgaanilistes lahustites ning võib sõltuvalt kasutustingimustest moodustada geele, kilesid ja muid struktuure. See on mitteioonne polümeer, mis tähendab, et see ei kanna elektrilaengut ning seda peetakse üldiselt mittetoksiliseks ja paljudes rakendustes kasutamiseks ohutuks.

HPMC-d kasutatakse paljudes preparaatides, sealhulgas värvides, liimides, hermeetikutes, ravimites ja toiduainetes. Ehitusrakendustes kasutatakse HPMC-d sageli paksendajana, sideainena ja kilemoodustajana tsemendi- ja kipsipõhistes toodetes, nagu mördid, vuugisegud ja vuugisegud.