Ինչից է պատրաստված հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզը

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզը (HPMC) կիսասինթետիկ պոլիմեր է, որն օգտագործվում է արդյունաբերության լայն շրջանակում՝ ներառյալ շինարարությունը, սննդամթերքը, դեղագործությունը և անձնական խնամքի միջոցները: Այն գնահատվում է ձևակերպումների ռեոլոգիական հատկությունները բարելավելու ունակությամբ, ինչպես նաև այլ բաղադրիչների հետ համատեղելիությամբ և ցածր թունավորությամբ: Հասկանալու համար, թե ինչպես է ստեղծվում HPMC-ն, կարևոր է նախ հասկանալ ցելյուլոզայի կառուցվածքն ու հատկությունները:

Ցելյուլոզը գլյուկոզայի մոլեկուլների երկար շղթա է, որը գտնվում է բույսերի բջիջների պատերում։ Գլյուկոզայի մոլեկուլները միմյանց հետ կապված են բետա-1,4-գլիկոզիդային կապերով՝ կազմելով գծային շղթա։ Այնուհետև շղթաները միասին են պահվում ջրածնային կապերով և Վան դեր Վալսի ուժերով՝ ձևավորելով ամուր, մանրաթելային կառուցվածքներ: Ցելյուլոզը երկրի վրա ամենաառատ օրգանական միացությունն է, և այն օգտագործվում է կիրառությունների լայն շրջանակում՝ ներառյալ թուղթ, տեքստիլ և շինանյութեր:

Թեև ցելյուլոզը շատ օգտակար հատկություններ ունի, այն հաճախ չափազանց թունդ և անլուծելի է բազմաթիվ ձևակերպումների մեջ օգտագործելու համար: Այս սահմանափակումները հաղթահարելու համար գիտնականները մշակել են մի շարք փոփոխված ցելյուլոզային ածանցյալներ, այդ թվում՝ HPMC: HPMC-ն արտադրվում է բնական ցելյուլոզայի փոփոխման միջոցով մի շարք քիմիական ռեակցիաների միջոցով:

HPMC-ի ստեղծման առաջին քայլը ցելյուլոզային սկզբնական նյութի ձեռքբերումն է: Դա կարելի է անել՝ ցելյուլոզա հանելով բուսական աղբյուրներից, ինչպիսիք են փայտի միջուկը, բամբակը կամ բամբուկը: Այնուհետև ցելյուլոզը մշակվում է ալկալային լուծույթով, ինչպիսին է նատրիումի հիդրօքսիդը կամ կալիումի հիդրօքսիդը՝ կեղտերը հեռացնելու և ցելյուլոզային մանրաթելերը ավելի փոքր մասնիկների բաժանելու համար: Այս գործընթացը հայտնի է որպես մերսերացում, և այն դարձնում է ցելյուլոզը ավելի ռեակտիվ և հեշտ փոփոխվող:

Մերսերացումից հետո ցելյուլոզը փոխազդում է պրոպիլեն օքսիդի և մեթիլքլորիդի խառնուրդի հետ՝ ցելյուլոզային ողնաշարի վրա հիդրօքսիպրոպիլ և մեթիլ խմբեր ներմուծելու համար: Հիդրօքսիպրոպիլային խմբերը ավելացվում են ցելյուլոզայի լուծելիությունը և ջրի պահպանման հատկությունները բարելավելու համար, մինչդեռ մեթիլ խմբերը ավելացվում են ցելյուլոզայի կայունությունը բարձրացնելու և ռեակտիվությունը նվազեցնելու համար: Ռեակցիան սովորաբար իրականացվում է կատալիզատորի առկայության դեպքում, ինչպիսիք են նատրիումի հիդրօքսիդը կամ կալիումի հիդրօքսիդը և ջերմաստիճանի, ճնշման և ռեակցիայի ժամանակի վերահսկվող պայմաններում:

HPMC-ի փոխարինման աստիճանը (DS) վերաբերում է հիդրօքսիպրոպիլային և մեթիլային խմբերի քանակին, որոնք ներմուծվում են ցելյուլոզային ողնաշարի վրա: DS-ը կարող է տարբեր լինել՝ կախված HPMC-ի ցանկալի հատկություններից և այն հատուկ հավելվածից, որի համար այն օգտագործվում է: Ընդհանուր առմամբ, ավելի բարձր DS արժեքները հանգեցնում են HPMC-ի ավելի ցածր մածուցիկությամբ և ավելի արագ տարրալուծման արագությամբ, մինչդեռ ցածր DS արժեքները հանգեցնում են HPMC-ի ավելի բարձր մածուցիկությամբ և ավելի դանդաղ տարրալուծման արագությամբ:

Ռեակցիայի ավարտից հետո ստացված արտադրանքը մաքրվում և չորանում է՝ HPMC փոշի ստեղծելու համար: Մաքրման գործընթացը ներառում է ցանկացած չպատասխանված քիմիական նյութերի, մնացորդային լուծիչների և այլ կեղտերի հեռացում HPMC-ից: Սա սովորաբար արվում է լվացման, ֆիլտրման և չորացման քայլերի համակցությամբ:

Վերջնական արտադրանքը սպիտակից մինչև սպիտակ գույնի փոշի է, որն առանց հոտի և անհամ է: HPMC-ն լուծելի է ջրում և շատ օրգանական լուծիչներում, և այն կարող է ձևավորել գելեր, թաղանթներ և այլ կառուցվածքներ՝ կախված օգտագործման պայմաններից: Այն ոչ իոնային պոլիմեր է, ինչը նշանակում է, որ այն չի կրում որևէ էլեկտրական լիցք, և, ընդհանուր առմամբ, համարվում է ոչ թունավոր և անվտանգ օգտագործման համար լայն կիրառություններում:

HPMC-ն օգտագործվում է ձևակերպումների լայն շրջանակում՝ ներառյալ ներկեր, սոսինձներ, հերմետիկ նյութեր, դեղագործական և սննդամթերք: Շինարարական կիրառություններում HPMC-ն հաճախ օգտագործվում է որպես խտացուցիչ, կապող և թաղանթ ձևավորող ցեմենտային և գիպսի վրա հիմնված արտադրանքներում, ինչպիսիք են շաղախները, քսուքները և հոդերի միացությունները: