خواص شیمیایی و سنتز هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HMPC)

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک پلیمر مصنوعی است که از سلولز به دست می آید و معمولاً به عنوان غلیظ کننده، امولسیفایر و تثبیت کننده در صنایع مختلف مانند مواد غذایی، دارویی و آرایشی استفاده می شود. HMPC یک مشتق هیدروکسی پروپیله متیل سلولز (MC)، یک اتر سلولز غیریونی محلول در آب است که از واحدهای سلولز متوکسیله و هیدروکسی پروپیله شده تشکیل شده است. HMPC به دلیل غیرسمی بودن، زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری به طور گسترده به عنوان یک ماده کمکی در فرمولاسیون های دارویی استفاده می شود.

خواص شیمیایی HMPC:

خواص شیمیایی HMPC به وجود گروه های هیدروکسیل و اتر در ساختار مولکولی آن نسبت داده می شود. گروه های هیدروکسیل سلولز را می توان از طریق واکنش های شیمیایی مختلف مانند اتریفیکاسیون، استریفیکاسیون و اکسیداسیون برای وارد کردن گروه های عاملی مختلف به ستون فقرات پلیمری عامل دار کرد. HMPC شامل هر دو گروه متوکسی (-OCH3) و هیدروکسی پروپیل (-OCH2CHOHCH3) است که می‌توان آن‌ها را برای ارائه خواص مختلفی مانند حلالیت، ویسکوزیته و ژل شدن کنترل کرد.

HMPC بسیار محلول در آب است و محلول های شفاف و چسبناکی را در غلظت های پایین تشکیل می دهد. ویسکوزیته محلول های HMPC را می توان با تنظیم درجه جایگزینی (DS) گروه های هیدروکسی پروپیل تغییر داد، که تعداد مکان های هیدروکسیل اصلاح شده را در واحد گلوکز تعیین می کند. هر چه DS بیشتر باشد، حلالیت کمتر و ویسکوزیته محلول HMPC بیشتر می شود. از این خاصیت می توان برای کنترل انتشار مواد فعال از فرمولاسیون های دارویی استفاده کرد.

HMPC همچنین رفتار شبه پلاستیکی از خود نشان می دهد، به این معنی که ویسکوزیته با افزایش نرخ برش کاهش می یابد. این خاصیت آن را به عنوان یک قوام دهنده برای فرمولاسیون های مایعی که نیاز به مقاومت در برابر نیروهای برشی در طول پردازش یا کاربرد دارند، مناسب می کند.

HMPC تا دمای معینی از نظر حرارتی پایدار است و بالاتر از آن شروع به تخریب می کند. دمای تخریب HMPC به DS و غلظت پلیمر در محلول بستگی دارد. محدوده دمای تخریب HMPC 190-330 درجه سانتیگراد گزارش شده است.

سنتز HMPC:

HMPC توسط واکنش اتریفیکاسیون سلولز با اکسید پروپیلن و اکسید متیلن در حضور یک کاتالیزور قلیایی سنتز می شود. واکنش در دو مرحله انجام می شود: ابتدا گروه های متیل سلولز با پروپیلن اکسید جایگزین می شوند و سپس گروه های هیدروکسیل با متیل اتیلن اکسید جایگزین می شوند. DS از HMPC را می توان با تنظیم نسبت مولی پروپیلن اکسید به سلولز در طول فرآیند سنتز کنترل کرد.

واکنش معمولاً در یک محیط آبی در دما و فشار بالا انجام می شود. کاتالیزور اصلی معمولاً هیدروکسید سدیم یا پتاسیم است که واکنش پذیری گروه های هیدروکسیل سلولز را نسبت به حلقه های اپوکسید پروپیلن اکسید و متیل اتیلن اکسید افزایش می دهد. سپس محصول واکنش خنثی می شود، شسته و خشک می شود تا محصول نهایی HMPC به دست آید.

HMPC همچنین می تواند با واکنش سلولز با پروپیلن اکسید و اپی کلروهیدرین در حضور کاتالیزورهای اسیدی سنتز شود. این روش که به فرآیند اپی کلروهیدرین معروف است برای تولید مشتقات سلولز کاتیونی استفاده می شود که به دلیل وجود گروه های آمونیوم چهارتایی بار مثبت دارند.

در نتیجه:

HMPC یک پلیمر چند منظوره با خواص شیمیایی عالی و مناسب برای کاربردهای مختلف در صنایع مختلف است. سنتز HMPC شامل واکنش اتریفیکاسیون سلولز با اکسید پروپیلن و اکسید متیلن در حضور یک کاتالیزور قلیایی یا یک کاتالیزور اسیدی است. خواص HMPC را می توان با کنترل DS و غلظت پلیمر تنظیم کرد. ایمنی و زیست سازگاری HMPC آن را به گزینه ای مطلوب برای فرمولاسیون های دارویی تبدیل می کند.