Hydroksipropyylimetyyliselluloosa (HPMC) on monipuolinen yhdiste, jota käytetään useilla teollisuudenaloilla, kuten lääke-, elintarvike-, rakennus- ja kosmetiikkateollisuudessa. Sen koostumuksen, rakenteen, ominaisuuksien ja sovellusten ymmärtäminen edellyttää sen kemiallisen koostumuksen ja synteesiprosessin syvällistä tutkimista.
koostumus ja rakenne
Selluloosa runko: HPMC on peräisin selluloosasta, luonnollisesta polymeeristä, jota löytyy kasvien soluseinistä. Selluloosa koostuu pitkistä glukoosiyksiköiden ketjuista, jotka on liitetty toisiinsa β-1,4-glykosidisilla sidoksilla.
Metylointi: Metyyliselluloosa on HPMC:n esiaste, ja sitä tuotetaan käsittelemällä selluloosaa alkalilla ja metyylikloridilla. Prosessi sisältää selluloosan rungon hydroksyyliryhmien (-OH) korvaamisen metyyliryhmillä (-CH3).
Hydroksipropylaatio: Metyloinnin jälkeen tapahtuu hydroksipropylaatiota. Tässä vaiheessa propyleenioksidi reagoi metyloidun selluloosan kanssa tuoden hydroksipropyyliryhmiä (-OCH2CHOHCH3) selluloosan runkoon.
Substituutioaste (DS): Substituutioaste viittaa hydroksipropyyli- ja metyyliryhmien keskimääräiseen lukumäärään glukoosiyksikköä kohti selluloosaketjussa. Tämä parametri vaikuttaa HPMC:n ominaisuuksiin, mukaan lukien sen liukoisuuteen, viskositeettiin ja lämpökäyttäytymiseen.
synteesi
Alkalinen käsittely: Selluloosakuidut käsitellään ensin alkalisella liuoksella, yleensä natriumhydroksidilla (NaOH), molekyylien välisten vetysidosten katkaisemiseksi ja selluloosan hydroksyyliryhmien saavutettavuuden lisäämiseksi.
Metylointi: Alkalilla käsitelty selluloosa saatetaan reagoimaan metyylikloridin (CH3Cl) kanssa kontrolloiduissa olosuhteissa, mikä johtaa hydroksyyliryhmien korvautumiseen metyyliryhmillä.
Hydroksipropylointi: Metyloitu selluloosa reagoi edelleen propyleenioksidin (C3H6O) kanssa katalyytin, kuten natriumhydroksidin, läsnä ollessa. Tämä reaktio tuo hydroksipropyyliryhmiä selluloosarunkoon.
Neutralointi ja puhdistus: Neutraloi reaktioseos ylimääräisen emäksen poistamiseksi. Saatu tuote käy läpi puhdistusvaiheita, kuten suodatuksen, pesun ja kuivauksen lopullisen HPMC-tuotteen saamiseksi.
ominaisuus
Liukoisuus: HPMC liukenee veteen ja muodostaa kirkkaan, viskoosin liuoksen. Liukoisuus riippuu tekijöistä, kuten substituutioaste, molekyylipaino ja lämpötila.
Viskositeetti: HPMC-liuokset osoittavat pseudoplastista käyttäytymistä, mikä tarkoittaa, että niiden viskositeetti laskee leikkausnopeuden kasvaessa. Viskositeettia voidaan säätää säätämällä parametreja, kuten DS, molekyylipaino ja pitoisuus.
Kalvon muodostuminen: HPMC muodostaa joustavia ja läpinäkyviä kalvoja, kun se valetaan sen vesiliuoksesta. Näitä kalvoja voidaan käyttää pinnoitteissa, pakkauksissa ja lääkkeissä.
Lämpöstabiilisuus: HPMC on termisesti stabiili tietyssä lämpötilassa, jonka yläpuolella tapahtuu hajoamista. Lämpöstabiilisuus riippuu tekijöistä, kuten DS, kosteuspitoisuus ja lisäaineiden läsnäolo.
Sovellusalueet
Farmaseuttiset tuotteet: HPMC:tä käytetään laajalti farmaseuttisissa formulaatioissa sakeuttamisaineina, sideaineina, kalvon muodostavina aineina ja hitaasti vapauttavina matriiseina. Se parantaa tabletin hajoamista, liukenemista ja biologista hyötyosuutta.
Ruoka: Elintarviketeollisuudessa HPMC:tä käytetään sakeuttamisaineena, stabilointiaineena, emulgaattorina ja täyteaineena tuotteissa, kuten kastikkeissa, kastikeissa, leivonnaisissa ja maitotuotteissa.
Rakenne: HPMC:tä lisätään sementtipohjaisiin laasteihin, stukko- ja laattaliimoihin työstettävyyden, vedenpidätyksen ja tarttuvuuden parantamiseksi. Se parantaa näiden rakennusmateriaalien suorituskykyä erilaisissa olosuhteissa.
Kosmetiikka: HPMC:tä käytetään sakeuttamisaineena, emulgaattorina ja stabilointiaineena kosmeettisissa koostumuksissa, kuten voiteet, voiteet ja geelit. Se antaa toivottuja reologisia ominaisuuksia ja parantaa tuotteen stabiilisuutta.
Hydroksipropyylimetyyliselluloosa (HPMC) on monifunktionaalinen yhdiste, joka syntetisoidaan selluloosasta metylaatio- ja hydroksipropylointiprosessien kautta. Sen kemiallinen rakenne, ominaisuudet ja sovellukset tekevät siitä arvokkaan ainesosan niinkin erilaisilla aloilla kuin lääke-, elintarvike-, rakennus- ja kosmetiikkateollisuudessa. HPMC-teknologian lisätutkimus ja kehittäminen laajentaa edelleen sen potentiaalisia sovelluksia ja parantaa sen suorituskykyä erilaisissa formulaatioissa.
Postitusaika: 20.2.2024