هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک ترکیب پرکاربرد است

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک ترکیب همه کاره است که در صنایع مختلف از جمله دارویی، غذایی، ساختمانی و آرایشی استفاده می شود. درک ترکیب، ساختار، خواص و کاربردهای آن مستلزم مطالعه عمیق ترکیب شیمیایی و فرآیند سنتز آن است.

ترکیب و ساختار
ستون فقرات سلولزی: HPMC از سلولز، یک پلیمر طبیعی که در دیواره سلولی گیاهان یافت می شود، مشتق شده است. سلولز از زنجیره های بلند واحدهای گلوکز تشکیل شده است که توسط پیوندهای گلیکوزیدی β-1،4 به یکدیگر متصل شده اند.

متیلاسیون: متیل سلولز پیش ساز HPMC است و از تیمار سلولز با قلیایی و متیل کلرید تولید می شود. این فرآیند شامل جایگزینی گروه های هیدروکسیل (-OH) روی ستون فقرات سلولزی با گروه های متیل (-CH3) است.

هیدروکسی پروپیلاسیون: پس از متیلاسیون، هیدروکسی پروپیلاسیون اتفاق می افتد. در این مرحله، اکسید پروپیلن با سلولز متیله واکنش می دهد و گروه های هیدروکسی پروپیل (-OCH2CHOHCH3) را روی ستون فقرات سلولزی وارد می کند.

درجه جایگزینی (DS): درجه جانشینی به میانگین تعداد گروه های هیدروکسی پروپیل و متیل در واحد گلوکز در زنجیره سلولزی اشاره دارد. این پارامتر بر خواص HPMC از جمله حلالیت، ویسکوزیته و رفتار حرارتی آن تأثیر می گذارد.

سنتز
درمان قلیایی: الیاف سلولزی ابتدا با یک محلول قلیایی، معمولاً هیدروکسید سدیم (NaOH)، برای شکستن پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی و افزایش دسترسی به گروه های هیدروکسیل سلولز، درمان می شوند.

متیلاسیون: سلولز تیمار شده با قلیایی با متیل کلرید (CH3Cl) تحت شرایط کنترل شده واکنش داده و در نتیجه گروه های هیدروکسیل با گروه های متیل جایگزین می شوند.

هیدروکسی پروپیلاسیون: سلولز متیله بیشتر با اکسید پروپیلن (C3H6O) در حضور کاتالیزوری مانند هیدروکسید سدیم واکنش می دهد. این واکنش گروه های هیدروکسی پروپیل را به ستون فقرات سلولزی وارد می کند.

خنثی سازی و خالص سازی: مخلوط واکنش را خنثی کنید تا هر گونه پایه اضافی حذف شود. محصول به دست آمده مراحل خالص سازی مانند فیلتراسیون، شستشو و خشک کردن را طی می کند تا محصول نهایی HPMC به دست آید.

مشخصه
حلالیت: HPMC در آب محلول است و یک محلول شفاف و چسبناک تشکیل می دهد. حلالیت به عواملی مانند درجه جانشینی، وزن مولکولی و دما بستگی دارد.

ویسکوزیته: محلول های HPMC رفتار شبه پلاستیکی از خود نشان می دهند، به این معنی که ویسکوزیته آنها با افزایش نرخ برش کاهش می یابد. ویسکوزیته را می توان با تنظیم پارامترهایی مانند DS، وزن مولکولی و غلظت کنترل کرد.

تشکیل فیلم: HPMC هنگام ریخته گری از محلول آبی خود، لایه های انعطاف پذیر و شفافی را تشکیل می دهد. این فیلم ها در پوشش ها، بسته بندی و داروسازی کاربرد دارند.

پایداری حرارتی: HPMC از نظر حرارتی در دمای معینی پایدار است که بالاتر از آن تخریب رخ می دهد. پایداری حرارتی به عواملی مانند DS، میزان رطوبت و وجود مواد افزودنی بستگی دارد.

حوزه های کاربردی
داروها: HPMC به طور گسترده در فرمولاسیون های دارویی به عنوان ضخیم کننده، بایندر، عوامل تشکیل دهنده فیلم و ماتریس های رهش پایدار استفاده می شود. تجزیه، انحلال و فراهمی زیستی قرص را بهبود می بخشد.

مواد غذایی: در صنایع غذایی از HPMC به عنوان قوام دهنده، تثبیت کننده، امولسیفایر و پرکننده در محصولاتی مانند سس ها، سس ها، محصولات پخته شده و لبنیات استفاده می شود.

ساخت و ساز: HPMC به ملات های پایه سیمانی، گچ کاری و چسب های کاشی برای بهبود کارایی، حفظ آب و چسبندگی اضافه می شود. عملکرد این مصالح ساختمانی را در شرایط مختلف بهبود می بخشد.

لوازم آرایشی: HPMC به عنوان غلیظ کننده، امولسیفایر و تثبیت کننده در فرمولاسیون های آرایشی مانند کرم ها، لوسیون ها و ژل ها استفاده می شود. خواص رئولوژیکی مطلوبی را ایجاد می کند و پایداری محصول را افزایش می دهد.

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک ترکیب چند منظوره است که از سلولز از طریق فرآیندهای متیلاسیون و هیدروکسی پروپیلاسیون سنتز می شود. ساختار شیمیایی، خواص و کاربردهای آن، آن را به یک عنصر ارزشمند در صنایع مختلف مانند داروسازی، مواد غذایی، ساختمان سازی و آرایشی تبدیل کرده است. تحقیقات بیشتر و توسعه فناوری HPMC به گسترش کاربردهای بالقوه آن و بهبود عملکرد آن در فرمولاسیون های مختلف ادامه می یابد.