სიბლანტის მახასიათებლები ჰიდროქსიპროპილის მეთილცელულოზის (HPMC) წყლის ხსნარით

ჰიდროქსიპროპილის მეთილცელულოზა (HPMC)არის ფართოდ გამოყენებული წყალში ხსნადი პოლიმერი, რომელსაც აქვს მრავალფეროვანი აპლიკაცია, განსაკუთრებით ფარმაცევტული საშუალებებით, საკვებითა და კოსმეტიკური პროდუქტებით. მისი უნარი შექმნას სქელი, გელის მსგავსი ხსნარები, როდესაც წყალთან შერეული ხდის მას მრავალმხრივ ინგრედიენტს. Kimacell®HPMC გადაწყვეტილებების სიბლანტე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს სხვადასხვა ფორმულირებებში მათი შესრულების განსაზღვრაში. HPMC წყლის გადაწყვეტილებების სიბლანტის მახასიათებლების გაცნობიერება აუცილებელია სხვადასხვა ინდუსტრიებში მათი გამოყენების ოპტიმიზაციისთვის.

1. შესავალი ჰიდროქსიპროპილის მეთილკელულოზის (HPMC)

ჰიდროქსიპროპილის მეთილცელულოზა არის ცელულოზის ნახევრად სინთეზური წარმოებული. იგი წარმოიქმნება ცელულოზის ჩანაცვლებით ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფებით და მეთილის ჯგუფებით. ამ ჩანაცვლების თანაფარდობა შეიძლება განსხვავდებოდეს, რაც იწვევს HPMC- ს სხვადასხვა კლასს, მკაფიო მახასიათებლებით, სიბლანტის ჩათვლით. HPMC- ის ტიპიური სტრუქტურა შედგება ცელულოზის ხერხემლისგან, გლუკოზის ერთეულებთან დამაგრებული ჰიდროქსიპროპილისა და მეთილის ჯგუფებით.

HPMC გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში მისი ბიოშეღწევადობის, გელების შექმნის უნარის და წყალში ხსნადობის მარტივად. წყალხსნარებში, HPMC იქცევა როგორც არაიონური, წყლის ხსნადი პოლიმერი, რაც მნიშვნელოვნად აისახება ხსნარის რევოლოგიურ თვისებებზე, განსაკუთრებით სიბლანტეზე.

2. HPMC გადაწყვეტილებების სიბლანტის მახასიათებლები

HPMC გადაწყვეტილებების სიბლანტეზე გავლენას ახდენს რამდენიმე ფაქტორი, მათ შორის HPMC კონცენტრაცია, პოლიმერის მოლეკულური წონა, ტემპერატურა და მარილების ან სხვა გამხსნელების არსებობა. ქვემოთ მოცემულია ძირითადი ფაქტორები, რომლებიც არეგულირებენ HPMC სიბლანტის მახასიათებლებს წყალხსნარებში:

HPMC კონცენტრაცია: სიბლანტე იზრდება, რადგან HPMC კონცენტრაცია იზრდება. უფრო მაღალი კონცენტრაციის დროს, HPMC მოლეკულები უფრო მნიშვნელოვნად ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, რაც იწვევს ნაკადის უფრო მაღალ წინააღმდეგობას.

HPMC მოლეკულური წონა: HPMC გადაწყვეტილებების სიბლანტე მკაცრად არის დაკავშირებული პოლიმერის მოლეკულურ წონასთან. უფრო მაღალი მოლეკულური წონის HPMC კლასები უფრო ბლანტი ხსნარებს წარმოქმნიან. ეს იმიტომ ხდება, რომ უფრო დიდი პოლიმერული მოლეკულები ქმნიან უფრო მნიშვნელოვან წინააღმდეგობას ნაკადის მიმართ, მათი გაზრდილი აურზაურისა და ხახუნის გამო.

ტემპერატურასიბლანტე, როგორც წესი, მცირდება, როგორც ტემპერატურა იზრდება. ეს იმიტომ ხდება, რომ უფრო მაღალი ტემპერატურა იწვევს HPMC მოლეკულებს შორის ინტერმოლეკულური ძალების შემცირებას, რითაც ამცირებს ნაკადის წინააღმდეგობის გაწევის უნარს.

გარსის მაჩვენებელი: HPMC ხსნარის სიბლანტე არის სიმსუბუქეზე დამოკიდებული, განსაკუთრებით არა-ნიუტონის სითხეებში, რაც ტიპიურია პოლიმერული ხსნარებისთვის. დაბალი დონის განაკვეთებით, HPMC გადაწყვეტილებები მაღალი სიბლანტის გამოვლენას ახდენს, ხოლო მაღალი სიმსუბუქის დროს, სიბლანტე მცირდება გამჭვირვალე ქცევის გამო.

იონური სიძლიერის ეფექტი: ხსნარში ელექტროლიტების (მაგალითად, მარილების) არსებობამ შეიძლება შეცვალოს სიბლანტე. ზოგიერთ მარილს შეუძლია პოლიმერული ჯაჭვებს შორის საყვედური ძალების ეკრანიზაცია, რამაც მათ აგრეგაცია გამოიწვია და გამოიწვიოს სიბლანტის შემცირება.

3. სიბლანტე და კონცენტრაცია: ექსპერიმენტული დაკვირვებები

ექსპერიმენტებში დაფიქსირებული ზოგადი ტენდენცია არის ის, რომ HPMC წყალხსნარის სიბლანტე ექსპონენტურად იზრდება პოლიმერული კონცენტრაციის გაზრდით. სიბლანტესა და კონცენტრაციას შორის ურთიერთობა შეიძლება აღწერილი იყოს შემდეგი ემპირიული განტოლებით, რომელსაც ხშირად იყენებენ კონცენტრირებული პოლიმერული ხსნარებისთვის:

η = acn \ eta = ac^nη = acn

სად:

η \ etaη არის სიბლანტე

CCC არის HPMC კონცენტრაცია

AAA და NNN არის ემპირიული მუდმივები, რომლებიც დამოკიდებულია HPMC- ის სპეციფიკურ ტიპზე და ხსნარის პირობებზე.

დაბალი კონცენტრაციისთვის, ურთიერთობა ხაზოვანია, მაგრამ როგორც კონცენტრაცია იზრდება, სიბლანტე ციცაბო იზრდება, რაც ასახავს პოლიმერულ ჯაჭვებს შორის გაზრდილ ურთიერთქმედებას.

4. სიბლანტე მოლეკულური წონის წინააღმდეგ

Kimacell®HPMC- ის მოლეკულური წონა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს სიბლანტის მახასიათებლებში. უფრო მაღალი მოლეკულური წონის HPMC პოლიმერები ტენდენციურად ქმნიან უფრო ბლანტი ხსნარებს ქვედა კონცენტრაციებზე, ვიდრე დაბალი მოლეკულური წონის კლასებთან შედარებით. მაღალი მოლეკულური წონის HPMC- სგან მიღებული ხსნარის სიბლანტე შეიძლება იყოს მასშტაბის რამდენიმე ბრძანებით, ვიდრე უფრო მაღალი მოლეკულური წონის HPMC- სგან დამზადებულ ხსნარებში.

მაგალითად, HPMC- ის ხსნარი, რომელსაც აქვს მოლეკულური წონა 100,000 DA, უფრო მეტ სიბლანტეს აჩვენებს, ვიდრე მოლეკულური წონა 50,000 DA იმავე კონცენტრაციით.

5. ტემპერატურის ეფექტი სიბლანტეზე

ტემპერატურა მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს HPMC გადაწყვეტილებების სიბლანტეზე. ტემპერატურის ზრდა იწვევს ხსნარის სიბლანტის შემცირებას. ეს, პირველ რიგში, განპირობებულია პოლიმერული ჯაჭვების თერმული მოძრაობით, რაც მათ იწვევს უფრო თავისუფლად გადაადგილებას, ამცირებს მათ წინააღმდეგობას ნაკადის მიმართ. ტემპერატურის გავლენა სიბლანტზე ხშირად რაოდენობრივია Arrhenius ტიპის განტოლების გამოყენებით:

η (t) = η0eeart \ eta (t) = \ eta_0 e^{\ frac {e_a} {rt}} η (t) = η0 ertea

სად:

η (t) \ eta (t) η (t) არის სიბლანტე ტემპერატურაზე TTT

η0 \ eta_0η0 არის წინასწარი ექსპონენციალური ფაქტორი (სიბლანტე უსასრულო ტემპერატურაზე)

Eae_aea არის გააქტიურების ენერგია

RRR არის გაზის მუდმივი

TTT არის აბსოლუტური ტემპერატურა

6. რევოლოგიური ქცევა

HPMC წყლის ხსნარის რევოლოგია ხშირად აღწერილია, როგორც არა-ნიუტონიანი, რაც იმას ნიშნავს, რომ ხსნარის სიბლანტე არ არის მუდმივი, მაგრამ განსხვავდება გამოყენებული გაჭედვის სიჩქარით. დაბალი დონის განაკვეთებით, HPMC გადაწყვეტილებები გამოირჩევიან შედარებით მაღალ სიბლანტეს პოლიმერული ჯაჭვების გაძარცვის გამო. ამასთან, როგორც იზრდება სიმსუბუქე, სიბლანტე მცირდება - ფენომენი, რომელიც ცნობილია როგორც გამჭვირვალე გამონაყარი.

ეს გამჭვირვალე ქცევა ტიპიურია მრავალი პოლიმერული ხსნარისთვის, მათ შორის HPMC. სიბლანტის სიხშირის დამოკიდებულება შეიძლება აღწერილი იყოს ძალაუფლების კანონის მოდელის გამოყენებით:

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

სად:

γ˙ \ წერტილი {\ გამა} γ˙ არის სიმსუბუქის სიჩქარე

KKK არის თანმიმდევრულობის ინდექსი

nnn არის ნაკადის ქცევის ინდექსი (n <1n <n <1 1 -ით.

7. HPMC გადაწყვეტილებების სიბლანტე: შემაჯამებელი ცხრილი

ქვემოთ მოცემულია ცხრილი, რომელშიც შეჯამებულია HPMC წყლის გადაწყვეტილებების სიბლანტის მახასიათებლები სხვადასხვა პირობებში:

სიბლანტის მახასიათებლებიHPMCწყალხსნარებზე გავლენას ახდენს რამდენიმე ფაქტორი, მათ შორის კონცენტრაცია, მოლეკულური წონა, ტემპერატურა და გაჭედვის სიჩქარე. HPMC არის ძალიან მრავალმხრივი მასალა, ხოლო მისი რევოლოგიური თვისებები შეიძლება მორგებული იყოს კონკრეტული პროგრამებისთვის ამ პარამეტრების რეგულირებით. ამ ფაქტორების გაცნობა საშუალებას იძლევა Kimacell®HPMC- ის ოპტიმალური გამოყენება სხვადასხვა ინდუსტრიებში, ფარმაცევტებიდან დაწყებული საკვებითა და კოსმეტიკური საშუალებებით. იმ პირობების მანიპულირებით, რომლითაც HPMC იხსნება, მწარმოებლებს შეუძლიათ მიაღწიონ სასურველ სიბლანტესა და ნაკადის თვისებებს მათი სპეციფიკური საჭიროებისთვის.