Hýdroxýprópýl metýlsellulósa (HPMC) er mikilvæg vatnsleysanleg fjölliða sem er mikið notuð í lyfjum, matvælum, húðun, byggingarefnum og öðrum sviðum. Seigja lausnar HPMC er lykilatriði sem hefur áhrif á frammistöðu þess og notkun og hitastig hefur veruleg áhrif á seigju HPMC vatnslausnar.
1. Seigjueiginleikar HPMC lausnar
HPMC er fjölliða efni með hitaupplausnareiginleika. Þegar HPMC er leyst upp í vatni sýnir vatnslausnin sem myndast vökvaeiginleika sem ekki eru Newton, það er að segja seigju lausnarinnar breytist með breytingum á skurðhraða. Við venjulegt hitastig hegða sér HPMC lausnir venjulega sem gerviplastvökvar, það er að segja þær hafa hærri seigju við lágan skurðhraða og seigjan minnkar eftir því sem skurðhraðinn eykst.
2. Áhrif hitastigs á seigju HPMC lausnar
Hitastigsbreytingar hafa tvö megináhrif á seigju HPMC vatnslausna: aukin varmahreyfing sameindakeðja og breytingar á milliverkunum lausna.
(1) Varmahreyfing sameindakeðja eykst
Þegar hitastigið eykst eykst varmahreyfing HPMC sameindakeðjunnar sem veldur því að vetnistengin og van der Waals kraftarnir milli sameinda veikjast og vökvi lausnarinnar eykst. Seigja lausnarinnar minnkar vegna minni flækju og eðlisfræðilegrar krosstengingar milli sameindakeðja. Þess vegna sýna HPMC vatnslausnir minni seigju við hærra hitastig.
(2) Breytingar á samspili lausna
Hitabreytingar geta haft áhrif á leysni HPMC sameinda í vatni. HPMC er fjölliða með hitagellunareiginleika og leysni hennar í vatni breytist verulega með hitastigi. Við lægra hitastig mynda vatnssæknu hóparnir á HPMC sameindakeðjunni stöðug vetnistengi við vatnssameindir og viðhalda þar með góðum leysni og mikilli seigju. Hins vegar, þegar hitastigið hækkar að vissu marki, eykst vatnsfæln víxlverkun milli HPMC sameindakeðja, sem leiðir til myndunar þrívíddar netkerfis eða hlaup í lausninni, sem veldur því að seigja lausnarinnar eykst skyndilega við ákveðnar aðstæður. Þetta fyrirbæri er kallað Það er „hitagel“ fyrirbæri.
3. Tilraunaathugun á hitastigi á seigju HPMC lausnar
Tilraunarannsóknir hafa sýnt að innan hefðbundins hitastigs (td 20°C til 40°C) minnkar seigja HPMC vatnslausna smám saman með hækkandi hitastigi. Þetta er vegna þess að hærra hitastig eykur hreyfiorku sameindakeðja og dregur úr samskiptum milli sameinda og dregur þar með úr innri núningi lausnarinnar. Hins vegar, þegar hitastigið heldur áfram að hækka upp í varmahlaupsmark HPMC (venjulega á milli 60°C og 90°C, fer eftir útskiptastigi og mólmassa HPMC), eykst seigja lausnarinnar skyndilega. Tilvik þessa fyrirbæris tengist gagnkvæmri flækju og samsöfnun HPMC sameindakeðja.
4. Tengsl hitastigs og HPMC burðarvirkja
Seigja lausnar HPMC er ekki aðeins fyrir áhrifum af hitastigi heldur einnig nátengd sameindabyggingu þess. Til dæmis hefur magn útskipta (þ.e. innihald hýdroxýprópýl- og metýlsetuefna) og mólþungi HPMC veruleg áhrif á varmahlaupshegðun þess. HPMC með mikla útskiptingu heldur lægri seigju á breiðari hitastigi vegna vatnssæknari hópa, en HPMC með litla útskiptingu er líklegri til að mynda hitagel. Að auki eru HPMC lausnir með hærri mólþunga líklegri til að auka seigju við háan hita.
5. Iðnaðar- og hagnýtingarsjónarmið
Í hagnýtri notkun þarf að velja viðeigandi HPMC afbrigði í samræmi við sérstakar hitastig. Til dæmis, í háhitaumhverfi, þarf að velja HPMC með hærri hitaþol til að forðast varmahlaup. Við lágt hitastig þarf að huga að leysni og seigjustöðugleika HPMC.
Áhrif hitastigs á seigju HPMC vatnslausnar hafa mikilvæga hagnýta þýðingu. Á lyfjafræðilegu sviði er HPMC oft notað sem viðvarandi losunarefni fyrir lyfjablöndur og seigjueiginleikar þess hafa bein áhrif á losunarhraða lyfja. Í matvælaiðnaði er HPMC notað til að bæta áferð og stöðugleika afurða og aðlaga þarf hitaháð seigju lausnarinnar í samræmi við vinnsluhitastigið. Í byggingarefnum er HPMC notað sem þykkingarefni og vatnsheldur efni og seigjueiginleikar þess hafa áhrif á byggingarframmistöðu og efnisstyrk.
Áhrif hitastigs á seigju HPMC vatnslausnar er flókið ferli sem felur í sér varmahreyfingu sameindakeðjunnar, samspil lausnar og byggingareiginleika fjölliðunnar. Á heildina litið minnkar seigja HPMC vatnslausna almennt með hækkandi hitastigi, en á ákveðnum hitastigssviðum getur varmahlaup átt sér stað. Skilningur á þessum eiginleikum hefur mikilvæga leiðbeinandi þýðingu fyrir hagnýta beitingu og hagræðingu ferla HPMC.
Birtingartími: 10. júlí 2024