هیدروکسی پروپیل متیل سلولز از چیست؟

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک پلیمر نیمه مصنوعی است که در طیف وسیعی از صنایع از جمله ساخت و ساز، مواد غذایی، داروسازی و محصولات مراقبت شخصی استفاده می شود. به دلیل توانایی آن در بهبود خواص رئولوژیکی فرمولاسیون و همچنین سازگاری با سایر مواد و سمیت کم آن ارزش دارد. برای درک چگونگی ساخت HPMC، ابتدا باید ساختار و خواص سلولز را درک کرد.

سلولز یک زنجیره طولانی از مولکول های گلوکز است که در دیواره سلولی گیاهان یافت می شود. مولکول های گلوکز توسط پیوندهای بتا-1،4-گلیکوزیدی به یکدیگر متصل شده و یک زنجیره خطی را تشکیل می دهند. سپس زنجیرها توسط پیوندهای هیدروژنی و نیروهای واندروالس به هم متصل می شوند تا ساختارهای فیبری و قوی را تشکیل دهند. سلولز فراوان ترین ترکیب آلی روی زمین است و در طیف وسیعی از کاربردها از جمله کاغذ، منسوجات و مصالح ساختمانی استفاده می شود.

در حالی که سلولز دارای خواص مفید بسیاری است، اغلب آنقدر سفت و نامحلول است که در بسیاری از فرمول‌ها استفاده نمی‌شود. برای غلبه بر این محدودیت ها، دانشمندان تعدادی از مشتقات سلولز اصلاح شده، از جمله HPMC را توسعه داده اند. HPMC با اصلاح سلولز طبیعی از طریق یک سری واکنش های شیمیایی ساخته می شود.

اولین قدم در ساخت HPMC بدست آوردن ماده اولیه سلولز است. این کار را می توان با استخراج سلولز از منابع گیاهی مانند خمیر چوب، پنبه یا بامبو انجام داد. سپس سلولز با یک محلول قلیایی مانند هیدروکسید سدیم یا هیدروکسید پتاسیم برای حذف ناخالصی ها و شکستن الیاف سلولز به ذرات کوچکتر تصفیه می شود. این فرآیند به عنوان مرسریزاسیون شناخته می شود و باعث می شود سلولز واکنش پذیرتر و اصلاح آن آسان تر شود.

پس از مرسریزاسیون، سلولز با مخلوطی از پروپیلن اکسید و متیل کلرید واکنش داده می شود تا گروه های هیدروکسی پروپیل و متیل را به ستون فقرات سلولزی وارد کند. گروه‌های هیدروکسی پروپیل برای بهبود حلالیت و خواص حفظ آب سلولز اضافه می‌شوند، در حالی که گروه‌های متیل برای افزایش پایداری و کاهش واکنش‌پذیری سلولز اضافه می‌شوند. این واکنش معمولاً در حضور یک کاتالیزور مانند هیدروکسید سدیم یا هیدروکسید پتاسیم و تحت شرایط کنترل شده دما، فشار و زمان واکنش انجام می‌شود.

درجه جایگزینی (DS) HPMC به تعداد گروه های هیدروکسی پروپیل و متیل اشاره دارد که بر روی ستون فقرات سلولزی وارد می شوند. DS بسته به ویژگی های مورد نظر HPMC و کاربرد خاصی که برای آن استفاده می شود می تواند متفاوت باشد. به طور کلی، مقادیر بالاتر DS منجر به HPMC با ویسکوزیته کمتر و سرعت انحلال سریع تر می شود، در حالی که مقادیر پایین تر DS منجر به HPMC با ویسکوزیته بالاتر و سرعت انحلال کمتر می شود.

پس از تکمیل واکنش، محصول به دست آمده خالص شده و خشک می شود تا پودر HPMC ایجاد شود. فرآیند تصفیه شامل حذف هر گونه مواد شیمیایی واکنش نداده، حلال های باقی مانده و سایر ناخالصی ها از HPMC است. این معمولاً از طریق ترکیبی از مراحل شستشو، فیلتراسیون و خشک کردن انجام می شود.

محصول نهایی پودری سفید تا مایل به سفید است که بی بو و بی مزه است. HPMC در آب و بسیاری از حلال های آلی محلول است و بسته به شرایط استفاده می تواند ژل، فیلم و سایر ساختارها را تشکیل دهد. این یک پلیمر غیر یونی است، به این معنی که هیچ بار الکتریکی را حمل نمی کند و به طور کلی برای استفاده در طیف گسترده ای از کاربردها غیر سمی و بی خطر است.

HPMC در طیف گسترده ای از فرمولاسیون ها از جمله رنگ ها، چسب ها، درزگیرها، داروها و محصولات غذایی استفاده می شود. در کاربردهای ساختمانی، HPMC اغلب به عنوان ضخیم کننده، چسباننده و فیلم ساز در محصولات سیمانی و پایه گچ مانند ملات ها، دوغاب ها و ترکیبات درز استفاده می شود.