نقطه ذوب HPMC چیست؟

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک پلیمر نیمه مصنوعی و محلول در آب است که از سلولز به دست می آید. این ماده به دلیل خواص منحصر به فرد مانند ضخیم کنندگی، اتصال، تشکیل فیلم و تثبیت کننده، به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله دارویی، غذایی، ساختمانی و آرایشی استفاده می شود. با این حال، مهم است که توجه داشته باشید که HPMC نقطه ذوب خاصی ندارد زیرا مانند مواد کریستالی تحت یک فرآیند ذوب واقعی قرار نمی گیرد. در عوض، هنگام گرم شدن، تحت یک فرآیند تخریب حرارتی قرار می گیرد.

1. خواص HPMC:
HPMC یک پودر بی بو سفید تا مایل به سفید، محلول در آب و بسیاری از حلال های آلی است. خواص آن بسته به عواملی مانند درجه جانشینی (DS)، وزن مولکولی و توزیع اندازه ذرات متفاوت است. به طور کلی، ویژگی های زیر را نشان می دهد:

ماهیت غیر یونی: HPMC هیچ بار الکتریکی را در محلول حمل نمی کند و آن را با طیف گسترده ای از مواد دیگر سازگار می کند.
تشکیل فیلم: HPMC می‌تواند در هنگام خشک شدن لایه‌های شفاف و انعطاف‌پذیری را تشکیل دهد که در پوشش‌ها، فیلم‌ها و فرم‌های دوز با رهش کنترل‌شده در داروسازی کاربرد دارد.
عامل غلیظ کننده: به محلول ها ویسکوزیته می دهد و در محصولات غذایی، آرایشی و بهداشتی و داروسازی مفید است.
هیدروفیل: HPMC میل ترکیبی بالایی با آب دارد که به حلالیت و خاصیت تشکیل فیلم کمک می کند.

2. سنتز HPMC:
HPMC از طریق یک سری واکنش های شیمیایی شامل سلولز، پروپیلن اکسید و متیل کلرید سنتز می شود. این فرآیند شامل اتریفیکاسیون سلولز با اکسید پروپیلن و سپس متیلاسیون با متیل کلرید است. درجه جانشینی (DS) گروه های هیدروکسی پروپیل و متوکسی را می توان برای تنظیم خواص HPMC حاصل کنترل کرد.

3. کاربردهای HPMC:
صنعت داروسازی: HPMC به طور گسترده ای به عنوان یک ماده کمکی در فرمولاسیون های دارویی، از جمله قرص ها، کپسول ها، محلول های چشمی و فرم های دارویی با رهش کنترل شده استفاده می شود.
صنایع غذایی: به عنوان قوام دهنده، تثبیت کننده و امولسیفایر در محصولات غذایی مانند سس ها، سوپ ها، بستنی ها و اقلام نانوایی استفاده می شود.
صنعت ساختمان: HPMC برای بهبود کارایی، حفظ آب و چسبندگی به محصولات مبتنی بر سیمان اضافه می شود. همچنین در چسب کاشی، ملات و رندر استفاده می شود.
صنایع آرایشی و بهداشتی: از HPMC در فرمولاسیون های مختلف آرایشی مانند کرم ها، لوسیون ها و شامپوها به دلیل خاصیت غلیظ کننده و تثبیت کننده استفاده می شود.

4. رفتار حرارتی HPMC:
همانطور که قبلا ذکر شد، HPMC به دلیل ماهیت آمورف آن نقطه ذوب خاصی ندارد. در عوض، هنگام گرم شدن دچار تخریب حرارتی می شود. فرآیند تخریب شامل شکستن پیوندهای شیمیایی در زنجیره پلیمر است که منجر به تشکیل محصولات تجزیه فرار می شود.

دمای تخریب HPMC به عوامل مختلفی از جمله وزن مولکولی، درجه جایگزینی و وجود مواد افزودنی بستگی دارد. به طور معمول، تخریب حرارتی HPMC در حدود 200 درجه سانتیگراد شروع می شود و با افزایش دما پیشرفت می کند. مشخصات تخریب بسته به درجه خاص HPMC و نرخ گرمایش می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد.

در طول تخریب حرارتی، HPMC تحت چندین فرآیند همزمان از جمله آبگیری، پلیمریزاسیون و تجزیه گروه های عاملی قرار می گیرد. محصولات اصلی تجزیه شامل آب، دی اکسید کربن، مونوکسید کربن، متانول و هیدروکربن های مختلف است.

5. تکنیک های آنالیز حرارتی برای HPMC:
رفتار حرارتی HPMC را می توان با استفاده از تکنیک های تحلیلی مختلف مورد مطالعه قرار داد، از جمله:
تجزیه و تحلیل حرارتی (TGA): TGA کاهش وزن یک نمونه را به عنوان تابعی از دما اندازه گیری می کند و اطلاعاتی در مورد ثبات حرارتی و سینتیک تجزیه آن ارائه می دهد.
کالریمتری اسکن تفاضلی (DSC): DSC جریان گرما را به داخل یا خارج از نمونه به عنوان تابعی از دما اندازه گیری می کند و امکان تعیین خصوصیات انتقال فاز و رویدادهای حرارتی مانند ذوب و تخریب را فراهم می کند.
طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR): از FTIR می‌توان برای نظارت بر تغییرات شیمیایی در HPMC در طول تخریب حرارتی با تجزیه و تحلیل تغییرات در گروه‌های عاملی و ساختار مولکولی استفاده کرد.

6. نتیجه گیری:
HPMC یک پلیمر همه کاره با طیف وسیعی از کاربردها در داروسازی، مواد غذایی، ساختمانی و آرایشی است. بر خلاف مواد کریستالی، HPMC نقطه ذوب خاصی ندارد اما در هنگام گرم شدن دچار تخریب حرارتی می شود. دمای تخریب به عوامل مختلفی بستگی دارد و معمولاً حدود 200 درجه سانتیگراد شروع می شود. درک رفتار حرارتی HPMC برای جابجایی و پردازش مناسب آن در صنایع مختلف ضروری است.