A hidroxi -propil -metil -cellulóz (HPMC) vizes oldat viszkozitási jellemzői

Hidroxi -propil -metil -cellulóz (HPMC)egy széles körben használt, vízben oldódó polimer, különféle alkalmazásokkal, különösen a gyógyszerekben, az élelmiszerekben és a kozmetikai termékekben. Képessége, hogy vastag, gélszerű oldatokat képezzen, ha vízzel keverik, sokoldalú összetevővé teszi. A Kimacell®hpmc Solutions viszkozitása döntő szerepet játszik a teljesítményük meghatározásában a különböző készítményekben. A HPMC vizes megoldások viszkozitási jellemzőinek megértése elengedhetetlen a különféle iparágakban történő felhasználásuk optimalizálásához.

1. Bevezetés a hidroxi -propil -metil -cellulózba (HPMC)

A hidroxi-propil-metil-cellulóz a cellulóz félig szintetikus származéka. Ezt a cellulóz szubsztitúciójával állítják elő hidroxi -propilcsoportokkal és metilcsoportokkal. Ezen helyettesítések aránya eltérő lehet, ami különböző HPMC fokozathoz vezet, különféle jellemzőkkel, beleértve a viszkozitást is. A HPMC tipikus szerkezete egy cellulóz gerincéből áll, amelynek glükózegységeihez kapcsolódik hidroxi -propil- és metilcsoportok.

A HPMC -t különféle iparágakban használják biokompatibilitása, gélek kialakításának képessége és a víz oldhatóságának megkönnyítése miatt. Vizes oldatokban a HPMC nemionos, vízben oldódó polimerként viselkedik, amely jelentősen befolyásolja az oldat reológiai tulajdonságait, különösen a viszkozitást.

2. A HPMC megoldások viszkozitási jellemzői

A HPMC oldatok viszkozitását számos tényező befolyásolja, beleértve a HPMC koncentrációját, a polimer molekulatömegét, a hőmérsékletet és a sók vagy más oldott anyagok jelenlétét. Az alábbiakban bemutatjuk az elsődleges tényezőket, amelyek szabályozzák a HPMC viszkozitási jellemzőit vizes oldatokban:

A HPMC koncentrációja: A viszkozitás növekszik, amikor a HPMC koncentrációja növekszik. Magasabb koncentrációk esetén a HPMC molekulák jelentősebben kölcsönhatásba lépnek egymással, ami nagyobb áramlás ellenálláshoz vezet.

HPMC molekulatömege: A HPMC oldatok viszkozitása szorosan korrelál a polimer molekulatömegével. A magasabb molekulatömegű HPMC osztályok viszkózusabb oldatokat eredményeznek. Ennek oka az, hogy a nagyobb polimer molekulák szignifikánsabban rezisztenciát okoznak az áramlás iránt, mivel megnövekedett összefonódásuk és súrlódásuk.

Hőmérséklet: A viszkozitás általában csökken a hőmérséklet növekedésével. Ennek oka az, hogy a magasabb hőmérsékletek az intermolekuláris erők csökkentését eredményezik a HPMC molekulák között, ezáltal csökkentve az áramlás elleni képességüket.

Nyírási sebesség: A HPMC oldatok viszkozitása nyírási sebességfüggő, különösen a nem Newtoni folyadékokban, ami jellemző a polimer oldatokra. Alacsony nyírási sebességnél a HPMC megoldások magas viszkozitásúak, míg nagy nyírási sebességnél a viszkozitás csökken a nyírási vékonyság miatt.

Az ionerősség hatása: Az elektrolitok (például a sók) jelenléte az oldatban megváltoztathatja a viszkozitást. Egyes sók szűrhetik a visszataszító erőket a polimer láncok között, ami aggregálódást okozhat, és a viszkozitás csökkenését eredményezheti.

3. Viszkozitás vs. Koncentráció: Kísérleti megfigyelések

A kísérletekben megfigyelt általános tendencia az, hogy a HPMC vizes oldatok viszkozitása exponenciálisan növekszik a polimer koncentráció növekedésével. A viszkozitás és a koncentráció közötti összefüggést a következő empirikus egyenlettel lehet leírni, amelyet gyakran használnak koncentrált polimer oldatokhoz:

η = acn \ eta = ac^nη = acn

Ahol:

η \ etaη a viszkozitás

A CCC a HPMC koncentrációja

Az AAA és az NNN empirikus állandók, amelyek a HPMC specifikus típusától és az oldat körülményeitől függnek.

Az alacsonyabb koncentrációk esetében a kapcsolat lineáris, de a koncentráció növekedésével a viszkozitás meredeken emelkedik, tükrözve a polimer láncok megnövekedett kölcsönhatását.

4. Viszkozitás és molekulatömeg

A kimacell®hpmc molekulatömege döntő szerepet játszik viszkozitási jellemzőiben. A magasabb molekulatömegű HPMC polimerek alacsonyabb koncentrációkban viszkózusabb oldatokat képeznek, mint az alacsonyabb molekulatömegű osztályok. A nagy molekuláris súlyú HPMC-ből származó oldatok viszkozitása több nagyságrenddel magasabb lehet, mint az alacsonyabb molekulatömegű HPMC-ből készült oldatok.

Például egy 100 000 DA molekulatömegű HPMC oldat nagyobb viszkozitást mutat, mint egy 50 000 DA molekulatömegű, ugyanabban a koncentrációban.

5. Hőmérsékleti hatás a viszkozitásra

A hőmérséklet jelentős hatással van a HPMC oldatok viszkozitására. A hőmérséklet növekedése az oldat viszkozitásának csökkenéséhez vezet. Ez elsősorban a polimer láncok termikus mozgásának köszönhető, ami miatt szabadon mozognak, csökkentve az áramlás ellenállását. A hőmérséklet viszkozitásra gyakorolt ​​hatását gyakran arrhenius típusú egyenlet alkalmazásával számszerűsítik:

η (t) = η0eart \ eta (t) = \ eta_0 e^{\ frac {e_a} {rt}} η (t) = η0 ertea

Ahol:

η (t) \ eta (t) η (t) a viszkozitás a TTT hőmérsékleten

η0 \ eta_0η0 az előzetes exponenciális tényező (viszkozitás végtelen hőmérsékleten)

Az eae_aea az aktivációs energia

Az RRR a gázállandó

A TTT az abszolút hőmérséklet

6. Reológiai viselkedés

A HPMC vizes oldatok reológiáját gyakran nem Newtoni-nak nevezik, azaz az oldat viszkozitása nem állandó, de az alkalmazott nyírási sebességtől függ. Alacsony nyírási sebességgel a HPMC megoldások viszonylag magas viszkozitást mutatnak a polimer láncok összefonódása miatt. A nyírási sebesség növekedésével azonban a viszkozitás csökken - egy jelenség, amelyet nyíróvékonyságnak hívnak.

Ez a nyírási vékony viselkedés jellemző sok polimer oldatra, beleértve a HPMC-t is. A viszkozitás nyírási sebességfüggése leírható a Power-Law modell segítségével:

η (γ˙) = kγ˙n-1 \ eta (\ dot {\ gamma}) = k \ dot {\ gamma}^{n-1} η (γ˙) = kγ˙ n-1

Ahol:

γ˙ \ dot {\ gamma} γ˙ a nyírási sebesség

A KKK a konzisztencia -index

Az NNN az áramlási viselkedési index (n <1n <1n <1 a nyírási vékonyodáshoz)

7. A HPMC megoldások viszkozitása: Összefoglaló táblázat

Az alábbiakban egy táblázat, amely összefoglalja a HPMC vizes oldatok viszkozitási jellemzőit, különféle körülmények között:

A viszkozitási jellemzőkHPMCA vizes oldatokat számos tényező befolyásolja, beleértve a koncentrációt, a molekulatömegét, a hőmérsékletet és a nyírási sebességet. A HPMC nagyon sokoldalú anyag, és reológiai tulajdonságai meghatározott alkalmazásokhoz igazíthatók ezen paraméterek beállításával. Ezeknek a tényezőknek a megértése lehetővé teszi a Kimacell®HPMC optimális használatát a különféle iparágakban, a gyógyszerektől az élelmiszerekig és a kozmetikumig. A HPMC feloldásának feltételeinek manipulálásával a gyártók a kívánt viszkozitási és áramlási tulajdonságokat elérhetik sajátos igényeikhez.