Od čega je napravljena hidroksipropil metilceluloza

Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je polusintetski polimer koji se koristi u širokom rasponu industrija, uključujući građevinarstvo, hranu, farmaceutske proizvode i proizvode za osobnu njegu. Cijenjen je zbog svoje sposobnosti poboljšanja reoloških svojstava formulacija, kao i njegove kompatibilnosti s drugim sastojcima i niske toksičnosti. Da bismo razumjeli kako se proizvodi HPMC, važno je prvo razumjeti strukturu i svojstva celuloze.

Celuloza je dugačak lanac molekula glukoze koji se nalazi u stjenkama stanica biljaka. Molekule glukoze međusobno su povezane beta-1,4-glikozidnim vezama, tvoreći linearni lanac. Lanci se zatim drže zajedno pomoću vodikovih veza i Van der Waalsovih sila kako bi formirali jake, vlaknaste strukture. Celuloza je najzastupljeniji organski spoj na zemlji i koristi se u širokom rasponu primjena, uključujući papir, tekstil i građevinske materijale.

Iako celuloza ima mnoga korisna svojstva, često je previše kruta i netopljiva da bi se koristila u mnogim formulacijama. Kako bi prevladali ta ograničenja, znanstvenici su razvili niz modificiranih derivata celuloze, uključujući HPMC. HPMC se proizvodi modificiranjem prirodne celuloze nizom kemijskih reakcija.

Prvi korak u izradi HPMC je dobivanje početnog materijala celuloze. To se može učiniti ekstrakcijom celuloze iz biljnih izvora kao što su drvna pulpa, pamuk ili bambus. Celuloza se zatim tretira s alkalnom otopinom, kao što je natrijev hidroksid ili kalijev hidroksid, kako bi se uklonile nečistoće i razbila celulozna vlakna na manje čestice. Ovaj proces poznat je kao mercerizacija i čini celulozu reaktivnijom i lakšom za modificiranje.

Nakon mercerizacije, celuloza reagira sa smjesom propilen oksida i metil klorida kako bi se uvele hidroksipropilne i metilne skupine na celuloznu okosnicu. Hidroksipropilne skupine se dodaju kako bi se poboljšala topljivost i svojstva zadržavanja vode celuloze, dok se metilne skupine dodaju kako bi se povećala stabilnost i smanjila reaktivnost celuloze. Reakcija se obično provodi u prisutnosti katalizatora, kao što je natrijev hidroksid ili kalijev hidroksid, i pod kontroliranim uvjetima temperature, tlaka i vremena reakcije.

Stupanj supstitucije (DS) HPMC-a odnosi se na broj hidroksipropilnih i metilnih skupina koje su uvedene na celulozni lanac. DS može varirati ovisno o željenim svojstvima HPMC-a i specifičnoj primjeni za koju se koristi. Općenito, veće DS vrijednosti rezultiraju HPMC-om s nižom viskoznošću i bržim stopama otapanja, dok niže DS vrijednosti rezultiraju HPMC-om s višom viskoznošću i sporijim stopama otapanja.

Nakon što je reakcija završena, dobiveni proizvod se pročišćava i suši kako bi se dobio HPMC prah. Proces pročišćavanja uključuje uklanjanje neizreagiranih kemikalija, zaostalih otapala i drugih nečistoća iz HPMC-a. To se obično radi kombinacijom koraka pranja, filtracije i sušenja.

Konačni proizvod je bijeli do gotovo bijeli prah bez mirisa i okusa. HPMC je topiv u vodi i mnogim organskim otapalima, a može formirati gelove, filmove i druge strukture ovisno o uvjetima uporabe. To je neionski polimer, što znači da ne nosi nikakav električni naboj, te se općenito smatra netoksičnim i sigurnim za upotrebu u širokom rasponu primjena.

HPMC se koristi u širokom rasponu formulacija, uključujući boje, ljepila, brtvila, lijekove i prehrambene proizvode. U građevinskim primjenama, HPMC se često koristi kao zgušnjivač, vezivo i stvaratelj filma u cementnim proizvodima i proizvodima na bazi gipsa, kao što su žbuke, žbuke i spojevi.