एचपीएमसी के थर्मल अपघटन तापमान सीमा का विश्लेषण

1 परिचय

एचपीएमसी (हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज) उत्कृष्ट बायोकम्पैटिबिलिटी, कम विषाक्तता, अच्छी घुलनशीलता और फिल्म बनाने वाले गुणों के साथ आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला पानी में घुलनशील बहुलक सामग्री है। इसका व्यापक रूप से दवा, भोजन, सौंदर्य प्रसाधन, निर्माण और भौतिक उद्योगों में उपयोग किया जाता है। इसकी विशेष आणविक संरचना के कारण, एचपीएमसी की थर्मल स्थिरता ने व्यावहारिक अनुप्रयोगों में व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। इसके थर्मल अपघटन तापमान रेंज को समझने से विभिन्न तापमान वातावरण के तहत सामग्री का बेहतर उपयोग करने में मदद मिलेगी, और यह प्रसंस्करण के दौरान थर्मल गिरावट के प्रतिकूल प्रभावों से भी बच सकता है।

2। आणविक संरचना और एचपीएमसी की थर्मल स्थिरता

HPMC की आणविक संरचना को सेल्यूलोज आणविक श्रृंखला में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल और मिथाइल समूहों को पेश करके संश्लेषित किया जाता है। सेल्यूलोज स्वयं ग्लूकोज इकाइयों से जुड़ा होता हैβ-1,4 ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड, जबकि एचपीएमसी में, इन ग्लूकोज इकाइयों पर हाइड्रॉक्सिल समूह (ओएच समूह) को हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल (-CH2CH (OH) CH3) और मिथाइल (-CH3) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। इसकी आणविक संरचना एचपीएमसी में अच्छी घुलनशीलता, आसंजन और फिल्म बनाने वाले गुण हैं।

चूंकि एचपीएमसी एक कार्बनिक बहुलक सामग्री है, इसकी थर्मल स्थिरता आमतौर पर आणविक श्रृंखला के प्रतिस्थापित समूहों के संरचना, आणविक भार, प्रकार और सामग्री जैसे कारकों से निकटता से संबंधित होती है। इसकी थर्मल अपघटन प्रक्रिया में मुख्य रूप से दो पहलू शामिल हैं: एक उच्च तापमान पर आणविक श्रृंखला का टूटना है, और दूसरा प्रतिस्थापित समूहों का थर्मल अपघटन है।

3। एचपीएमसी की थर्मल अपघटन प्रक्रिया

Kimacell®HPMC का थर्मल अपघटन आमतौर पर एक उच्च तापमान सीमा में होता है, मुख्य रूप से निम्नलिखित चरणों सहित:

कम तापमान अपघटन चरण (लगभग 150-200)°सी):

इस चरण में, एचपीएमसी कुछ पानी खोना शुरू कर देता है, एक मामूली निर्जलीकरण प्रतिक्रिया होती है, और कुछ हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल और मिथाइल समूहों को नीचा दिखाना शुरू हो जाता है। इस चरण में अपघटन दर धीमी है, और एचपीएमसी की थर्मल स्थिरता कम तापमान पर बेहतर है।

मध्यम-तापमान अपघटन चरण (लगभग 200-300)°सी):

जैसे -जैसे तापमान बढ़ता है, एचपीएमसी आणविक श्रृंखला की स्थिरता कम हो जाती है, और एक अधिक स्पष्ट थर्मल अपघटन प्रतिक्रिया होने लगती है। इस तापमान रेंज में, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूह (-CH2CH (OH) CH3) को हटाना शुरू हो जाता है, और आणविक श्रृंखला में हाइड्रॉक्सिल (OH) और मिथाइल समूह (-CH3) थर्मल रूप से विघटित होने लगते हैं। इस समय, एचपीएमसी की संरचना धीरे -धीरे अस्थिर होने लगती है, और कुछ बहुलक श्रृंखलाएं टूट जाती हैं।

उच्च तापमान अपघटन चरण (300 से ऊपर)°सी):

300 से ऊपर°सी, एचपीएमसी की पायरोलिसिस प्रतिक्रिया हिंसक हो जाती है। इस समय, आणविक श्रृंखला गंभीर रूप से टूटी हुई है, और हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल और मिथाइल समूहों का पायरोलिसिस बड़ी मात्रा में वाष्पशील पदार्थों की एक बड़ी मात्रा का उत्पादन करता है, जैसे कि मीथेन, एथिलीन, कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य गैसें, और कुछ कार्बोनेटेड पदार्थ एक ही समय में बनते हैं। उच्च तापमान पर अपघटन दर काफी तेज हो जाती है, और एचपीएमसी मूल रूप से पूरी तरह से विघटित हो जाएगा।

4। एचपीएमसी के थर्मल अपघटन को प्रभावित करने वाले कारक

आणविक वजन:

एक बड़े आणविक भार के साथ एचपीएमसी में आमतौर पर एक उच्च थर्मल स्थिरता होती है, क्योंकि बड़ी आणविक श्रृंखला प्रभावी रूप से गर्मी ऊर्जा को फैला सकती है और पायरोलिसिस प्रतिक्रिया की दर को धीमा कर सकती है। इसके विपरीत, एक छोटे आणविक भार के साथ एचपीएमसी थर्मल गिरावट के लिए अतिसंवेदनशील होता है।

प्रतिस्थापित समूहों की सामग्री और प्रकार:

एचपीएमसी की थर्मल स्थिरता इसके अणुओं में हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल और मिथाइल समूहों की सामग्री से निकटता से संबंधित है। प्रतिस्थापन की एक उच्च डिग्री एक अधिक हिंसक पाइरोलिसिस प्रतिक्रिया को जन्म दे सकती है, क्योंकि ये समूह थर्मल अपघटन प्रक्रिया के दौरान अधिक अस्थिर उत्पादों का उत्पादन करेंगे और आणविक श्रृंखला के टूटने में तेजी लाएंगे। इसके अलावा, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल और मिथाइल समूहों के पायरोलिसिस उत्पाद अलग -अलग हैं, जो एचपीएमसी के अपघटन तापमान रेंज को प्रभावित करेगा।

पर्यावरण की स्थिति:

पायरोलिसिस प्रतिक्रिया की दर परिवेश के वातावरण (जैसे हवा, नाइट्रोजन, अक्रिय गैस, आदि) से भी प्रभावित होती है। हवा में, एचपीएमसी का थर्मल अपघटन ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के साथ हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक उत्पादों का उत्पादन होता है। इसके विपरीत, एक अक्रिय गैस वातावरण (जैसे नाइट्रोजन) में, एचपीएमसी की पायरोलिसिस प्रक्रिया आमतौर पर अपेक्षाकृत कोमल होती है।

5। एचपीएमसी की थर्मल अपघटन तापमान रेंज

साहित्य और प्रयोगात्मक अनुसंधान के अनुसार, एचपीएमसी का थर्मल अपघटन तापमान सीमा आमतौर पर 200 के बीच होती है°सी और 400°सी, और विशिष्ट सीमा इसके आणविक भार, प्रतिस्थापन की डिग्री और गर्मी उपचार की स्थिति पर निर्भर करती है। कम तापमान पर (लगभग 150)°ग), किमासेल®HPMC निर्जलीकरण और आंशिक रूप से विघटित करना शुरू कर देगा; 300 से ऊपर°सी, पायरोलिसिस प्रतिक्रिया तेज हो जाती है, और पूर्ण अपघटन लगभग 400 पर हो सकता है°C.

एक महत्वपूर्ण बहुलक सामग्री के रूप में, थर्मल स्थिरताएचपीएमसी आणविक संरचना, प्रतिस्थापन समूहों की सामग्री और पर्यावरणीय स्थितियों जैसे कारकों से निकटता से संबंधित है। उपयोग और प्रसंस्करण के दौरान, इसके थर्मल अपघटन तापमान रेंज को समझना प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के अनुकूलन और उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार के लिए बहुत महत्व है। आम तौर पर, एचपीएमसी का थर्मल अपघटन तापमान 200 से होता है°C से 400°सी, लेकिन विशिष्ट तापमान कई कारकों से प्रभावित होता है। इसलिए, थर्मल गिरावट को रोकने के लिए उच्च तापमान अनुप्रयोगों में सामग्री की थर्मल स्थिरता पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए।