ממה עשויה הידרוקסיפרופיל מתילצלולוזה

Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) הוא פולימר חצי סינתטי המשמש במגוון רחב של תעשיות, כולל בנייה, מזון, תרופות ומוצרי טיפוח אישי. הוא מוערך בזכות יכולתו לשפר את התכונות הריאולוגיות של תכשירים, כמו גם התאמתו למרכיבים אחרים והרעילות הנמוכה שלו. כדי להבין כיצד נוצר HPMC, חשוב להבין תחילה את המבנה והתכונות של תאית.

תאית היא שרשרת ארוכה של מולקולות גלוקוז שנמצאת בדפנות התא של צמחים. מולקולות הגלוקוז מקושרות זו לזו על ידי קשרים בטא-1,4-גליקוזידים, ויוצרות שרשרת ליניארית. לאחר מכן, השרשראות מוחזקות יחד על ידי קשרי מימן ואן דר ואלס כוחות ליצור מבנים חזקים וסיביים. תאית היא התרכובת האורגנית הנפוצה ביותר על פני כדור הארץ, והיא משמשת במגוון רחב של יישומים, כולל נייר, טקסטיל וחומרי בניין.

בעוד לתאית יש תכונות שימושיות רבות, היא לרוב נוקשה ובלתי מסיסה מכדי לשמש בניסוחים רבים. כדי להתגבר על מגבלות אלו, מדענים פיתחו מספר נגזרות של תאית שונה, כולל HPMC. HPMC מיוצר על ידי שינוי תאית טבעית באמצעות סדרה של תגובות כימיות.

השלב הראשון בהכנת HPMC הוא השגת חומר המוצא של תאית. ניתן לעשות זאת על ידי מיצוי תאית ממקורות צמחיים כגון עיסת עץ, כותנה או במבוק. לאחר מכן מטפלים בתאית בתמיסה אלקלית, כגון נתרן הידרוקסיד או אשלגן הידרוקסיד, כדי להסיר זיהומים ולפרק את סיבי התאית לחלקיקים קטנים יותר. תהליך זה ידוע בשם מרסריזציה, והוא הופך את התאית ליותר תגובתי וקל יותר לשינוי.

לאחר מרסריזציה, התאית מגיבה עם תערובת של תחמוצת פרופילן ומתיל כלוריד כדי להחדיר קבוצות הידרוקסיפרופיל ומתיל על עמוד השדרה של התאית. קבוצות ההידרוקסיפרופיל מתווספות כדי לשפר את תכונות המסיסות ושימור המים של התאית, בעוד שקבוצות המתיל מתווספות להגברת היציבות ולהפחתת התגובתיות של התאית. התגובה מתבצעת בדרך כלל בנוכחות זרז, כגון נתרן הידרוקסיד או אשלגן הידרוקסיד, ובתנאים מבוקרים של טמפרטורה, לחץ וזמן תגובה.

דרגת ההחלפה (DS) של HPMC מתייחסת למספר קבוצות הידרוקסיפרופיל ומתיל המוכנסות לעמוד השדרה של התאית. ה-DS יכול להשתנות בהתאם למאפיינים הרצויים של ה-HPMC וליישום הספציפי שהוא משמש עבורו. בדרך כלל, ערכי DS גבוהים יותר מביאים ל-HPMC עם צמיגות נמוכה יותר וקצבי פירוק מהירים יותר, בעוד ערכי DS נמוכים יותר מביאים ל-HPMC עם צמיגות גבוהה יותר וקצב פירוק איטי יותר.

לאחר השלמת התגובה, המוצר המתקבל מטוהר ומייבש ליצירת אבקת HPMC. תהליך הטיהור כולל הסרה של כל כימיקלים שאינם מגיבים, שאריות ממסים וזיהומים אחרים מה-HPMC. זה נעשה בדרך כלל באמצעות שילוב של שלבי כביסה, סינון וייבוש.

התוצר הסופי הוא אבקה לבנה עד אוף-וויט, חסרת ריח וטעם. HPMC מסיס במים ובממסים אורגניים רבים, והוא יכול ליצור ג'לים, סרטים ומבנים אחרים בהתאם לתנאי השימוש. זהו פולימר לא יוני, כלומר אינו נושא כל מטען חשמלי, והוא נחשב בדרך כלל כלא רעיל ובטוח לשימוש במגוון רחב של יישומים.

HPMC משמש במגוון רחב של פורמולציות, כולל צבעים, דבקים, חומרי איטום, תרופות ומוצרי מזון. ביישומי בנייה, HPMC משמש לעתים קרובות כחומר מעבה, קלסר ויוצר סרטים במוצרים צמנטיים וגבס, כגון מרגמות, דייסים ותרכובות מפרקים.