हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज (एचपीएमसी) जलीय घोल की चिपचिपापन विशेषताएं

हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज (एचपीएमसी)विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के साथ एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला पानी में घुलनशील बहुलक है, विशेष रूप से फार्मास्यूटिकल्स, भोजन और कॉस्मेटिक उत्पादों में। पानी के साथ मिश्रित होने पर मोटी, जेल जैसे समाधान बनाने की इसकी क्षमता इसे एक बहुमुखी घटक बनाती है। Kimacell®HPMC समाधानों की चिपचिपाहट विभिन्न योगों में उनके प्रदर्शन को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। एचपीएमसी जलीय समाधानों की चिपचिपाहट विशेषताओं को समझना विभिन्न उद्योगों में उनके उपयोग के अनुकूलन के लिए आवश्यक है।

1. हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मेथिलसेलुलोज (एचपीएमसी) का परिचय

हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज सेल्यूलोज का एक अर्ध-सिंथेटिक व्युत्पन्न है। यह हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल समूहों और मिथाइल समूहों के साथ सेल्यूलोज के प्रतिस्थापन द्वारा निर्मित होता है। इन प्रतिस्थापन का अनुपात अलग -अलग हो सकता है, जिससे एचपीएमसी के विभिन्न ग्रेडों के लिए अलग -अलग विशेषताओं के साथ चिपचिपाहट भी शामिल है। HPMC की विशिष्ट संरचना में ग्लूकोज इकाइयों से जुड़े हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल और मिथाइल समूहों के साथ एक सेल्यूलोज बैकबोन होता है।

एचपीएमसी का उपयोग विभिन्न प्रकार के उद्योगों में किया जाता है क्योंकि इसकी जैव -रासायनिकता, जैल बनाने की क्षमता और पानी में घुलनशीलता में आसानी होती है। जलीय समाधानों में, एचपीएमसी एक गैर-आयनिक, पानी में घुलनशील बहुलक के रूप में व्यवहार करता है जो समाधान के रियोलॉजिकल गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है, विशेष रूप से चिपचिपाहट।

2. HPMC समाधानों की चिपचिपापन विशेषताएँ

एचपीएमसी समाधानों की चिपचिपाहट कई कारकों से प्रभावित होती है, जिसमें एचपीएमसी की एकाग्रता, बहुलक के आणविक भार, तापमान और लवण या अन्य विलेय की उपस्थिति शामिल है। नीचे प्राथमिक कारक हैं जो जलीय समाधानों में एचपीएमसी की चिपचिपाहट विशेषताओं को नियंत्रित करते हैं:

एचपीएमसी की एकाग्रता: एचपीएमसी की एकाग्रता बढ़ने के साथ चिपचिपाहट बढ़ जाती है। उच्च सांद्रता में, एचपीएमसी अणु एक दूसरे के साथ अधिक महत्वपूर्ण रूप से बातचीत करते हैं, जिससे प्रवाह के लिए एक उच्च प्रतिरोध होता है।

एचपीएमसी का आणविक भार: एचपीएमसी समाधानों की चिपचिपाहट बहुलक के आणविक भार के साथ दृढ़ता से सहसंबद्ध है। उच्च आणविक भार HPMC ग्रेड अधिक चिपचिपा समाधानों का उत्पादन करते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि बड़े बहुलक अणु उनके बढ़े हुए उलझाव और घर्षण के कारण प्रवाह के लिए अधिक महत्वपूर्ण प्रतिरोध पैदा करते हैं।

तापमान: तापमान बढ़ने पर आमतौर पर चिपचिपाहट कम हो जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उच्च तापमान के परिणामस्वरूप एचपीएमसी अणुओं के बीच अंतर -आणविक बलों की कमी होती है, इस प्रकार यह प्रवाह का विरोध करने की उनकी क्षमता को कम करता है।

कतरनी दर: एचपीएमसी समाधानों की चिपचिपाहट कतरनी दर-निर्भर है, विशेष रूप से गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थों में, जो बहुलक समाधानों की विशिष्ट है। कम कतरनी दरों पर, एचपीएमसी समाधान उच्च चिपचिपाहट का प्रदर्शन करते हैं, जबकि उच्च कतरनी दरों पर, कतरनी पतले व्यवहार के कारण चिपचिपाहट कम हो जाती है।

आयनिक शक्ति का प्रभाव: समाधान में इलेक्ट्रोलाइट्स (जैसे लवण) की उपस्थिति चिपचिपाहट को बदल सकती है। कुछ लवण बहुलक श्रृंखलाओं के बीच प्रतिकारक बलों को स्क्रीन कर सकते हैं, जिससे उन्हें एकत्र किया जा सकता है और जिसके परिणामस्वरूप चिपचिपाहट में कमी आई है।

3. चिपचिपापन बनाम एकाग्रता: प्रयोगात्मक अवलोकन

प्रयोगों में देखी गई एक सामान्य प्रवृत्ति यह है कि एचपीएमसी जलीय समाधानों की चिपचिपाहट बहुलक एकाग्रता में वृद्धि के साथ तेजी से बढ़ती है। चिपचिपाहट और एकाग्रता के बीच संबंध को निम्नलिखित अनुभवजन्य समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जिसका उपयोग अक्सर केंद्रित बहुलक समाधानों के लिए किया जाता है:

η = acn \ eta = ac^n the = acn

कहाँ:

η \ eta the चिपचिपापन है

CCC HPMC की एकाग्रता है

एएए और एनएनएन अनुभवजन्य स्थिरांक हैं जो विशिष्ट प्रकार के एचपीएमसी और समाधान की स्थितियों पर निर्भर करते हैं।

कम सांद्रता के लिए, संबंध रैखिक है, लेकिन जैसे -जैसे एकाग्रता बढ़ती जाती है, चिपचिपाहट बहुत बढ़ जाती है, बहुलक श्रृंखलाओं के बीच बढ़ी हुई बातचीत को दर्शाती है।

4. चिपचिपाहट बनाम आणविक भार

Kimacell®HPMC का आणविक भार इसकी चिपचिपाहट विशेषताओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उच्च आणविक भार HPMC पॉलिमर कम आणविक भार ग्रेड की तुलना में कम सांद्रता में अधिक चिपचिपा समाधान बनाते हैं। उच्च-आणविक-वजन वाले एचपीएमसी से किए गए समाधानों की चिपचिपाहट कम-आणविक-वजन वाले एचपीएमसी से बने समाधानों की तुलना में अधिक परिमाण के कई आदेशों तक हो सकती है।

उदाहरण के लिए, 100,000 डीए के आणविक भार के साथ एचपीएमसी का एक समाधान एक ही एकाग्रता में 50,000 डीए के आणविक भार के साथ एक से अधिक चिपचिपाहट का प्रदर्शन करेगा।

5. चिपचिपापन पर तापमान प्रभाव

एचपीएमसी समाधानों की चिपचिपाहट पर तापमान का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। तापमान में वृद्धि से समाधान की चिपचिपाहट में कमी आती है। यह मुख्य रूप से बहुलक श्रृंखलाओं की थर्मल गति के कारण होता है, जो उन्हें अधिक स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित करने का कारण बनता है, जिससे प्रवाह के लिए उनके प्रतिरोध को कम किया जाता है। चिपचिपाहट पर तापमान के प्रभाव को अक्सर एक अरहेनियस-प्रकार समीकरण का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है:

η (t) = η0eeart \ eta (t) = \ eta_0 e^{\ frac {e_a} {rt}}} η (t) = η0 ertea

कहाँ:

η (t) \ eta (t) η (t) तापमान TTT पर चिपचिपाहट है

η0 \ ETA_0η0 पूर्व-घातक कारक है (अनंत तापमान पर चिपचिपाहट)

EAE_AEA सक्रियण ऊर्जा है

RRR गैस स्थिर है

TTT पूर्ण तापमान है

6. रियोलॉजिकल व्यवहार

एचपीएमसी जलीय समाधानों के रियोलॉजी को अक्सर गैर-न्यूटोनियन के रूप में वर्णित किया जाता है, जिसका अर्थ है कि समाधान की चिपचिपाहट स्थिर नहीं है, लेकिन लागू कतरनी दर के साथ भिन्न होती है। कम कतरनी दरों पर, एचपीएमसी समाधान बहुलक श्रृंखलाओं के उलझाव के कारण अपेक्षाकृत उच्च चिपचिपाहट का प्रदर्शन करते हैं। हालांकि, जैसे -जैसे कतरनी दर बढ़ती है, चिपचिपाहट कम हो जाती है - एक ऐसी घटना जिसे कतरनी पतली के रूप में जाना जाता है।

यह कतरनी-पतला व्यवहार एचपीएमसी सहित कई बहुलक समाधानों के लिए विशिष्ट है। चिपचिपाहट की कतरनी दर निर्भरता को पावर-लॉ मॉडल का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है:

η (γœ) = kγœN \ 1 \ eta (\ dot {\ gamma}) = k \ dot {\ gamma}

कहाँ:

γ \ \ dot {\ gamma} is कतरनी दर है

KKK स्थिरता सूचकांक है

NNN प्रवाह व्यवहार सूचकांक है (n <1n <1n <1 के साथ कतरनी पतले होने के लिए)

7. HPMC समाधानों की चिपचिपाहट: सारांश तालिका

नीचे एक तालिका है जो विभिन्न परिस्थितियों में एचपीएमसी जलीय समाधानों की चिपचिपापन विशेषताओं को सारांशित करती है:

की चिपचिपाहट विशेषताओंएचपीएमसीजलीय समाधान कई कारकों से प्रभावित होते हैं, जिनमें एकाग्रता, आणविक भार, तापमान और कतरनी दर शामिल हैं। एचपीएमसी एक अत्यधिक बहुमुखी सामग्री है, और इसके रियोलॉजिकल गुणों को इन मापदंडों को समायोजित करके विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए सिलवाया जा सकता है। इन कारकों को समझना विभिन्न उद्योगों में किमासेल®HPMC के इष्टतम उपयोग के लिए, फार्मास्यूटिकल्स से लेकर खाद्य और सौंदर्य प्रसाधन तक की अनुमति देता है। उन स्थितियों में हेरफेर करके जिनके तहत एचपीएमसी भंग हो जाता है, निर्माता अपनी विशिष्ट आवश्यकताओं के लिए वांछित चिपचिपाहट और प्रवाह गुणों को प्राप्त कर सकते हैं।