რისგან მზადდება ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა

ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა (HPMC) არის ნახევრად სინთეზური პოლიმერი, რომელიც გამოიყენება ინდუსტრიების ფართო სპექტრში, მათ შორის სამშენებლო, კვების, ფარმაცევტული და პირადი მოვლის საშუალებებში. იგი ფასდება ფორმულირებების რეოლოგიური თვისებების გაუმჯობესების უნარით, ასევე სხვა ინგრედიენტებთან თავსებადობით და დაბალი ტოქსიკურობით. იმის გასაგებად, თუ როგორ მზადდება HPMC, მნიშვნელოვანია, პირველ რიგში გავიგოთ ცელულოზის სტრუქტურა და თვისებები.

ცელულოზა არის გლუკოზის მოლეკულების გრძელი ჯაჭვი, რომელიც გვხვდება მცენარეების უჯრედის კედლებში. გლუკოზის მოლეკულები ერთმანეთთან დაკავშირებულია ბეტა-1,4-გლიკოზიდური ბმებით, რაც ქმნის ხაზოვან ჯაჭვს. შემდეგ ჯაჭვები ერთმანეთთან იმართება წყალბადის ბმებით და ვან დერ ვაალის ძალით ქმნიან ძლიერ, ბოჭკოვან სტრუქტურებს. ცელულოზა არის ყველაზე უხვი ორგანული ნაერთი დედამიწაზე და იგი გამოიყენება ფართო სპექტრში, მათ შორის ქაღალდში, ტექსტილსა და სამშენებლო მასალებში.

მიუხედავად იმისა, რომ ცელულოზას ბევრი სასარგებლო თვისება აქვს, ის ხშირად ზედმეტად ხისტი და უხსნადია მრავალ ფორმულირებაში გამოსაყენებლად. ამ შეზღუდვების დასაძლევად მეცნიერებმა შექმნეს მრავალი მოდიფიცირებული ცელულოზის წარმოებულები, მათ შორის HPMC. HPMC მზადდება ბუნებრივი ცელულოზის შეცვლით ქიმიური რეაქციების სერიის მეშვეობით.

HPMC-ის მიღების პირველი ნაბიჯი არის ცელულოზის საწყისი მასალის მიღება. ეს შეიძლება გაკეთდეს ცელულოზის მოპოვებით მცენარეული წყაროებიდან, როგორიცაა ხის რბილობი, ბამბა ან ბამბუკი. შემდეგ ცელულოზას ამუშავებენ ტუტე ხსნარით, როგორიცაა ნატრიუმის ჰიდროქსიდი ან კალიუმის ჰიდროქსიდი, რათა მოიხსნას მინარევები და დაშალოს ცელულოზის ბოჭკოები პატარა ნაწილაკებად. ეს პროცესი ცნობილია როგორც მერსერიზაცია და ის ცელულოზას უფრო რეაქტიულს და ადვილად შეცვლას ხდის.

მერსერიზაციის შემდეგ, ცელულოზა რეაგირებს პროპილენის ოქსიდისა და მეთილის ქლორიდის ნარევთან, რათა მოხდეს ჰიდროქსიპროპილისა და მეთილის ჯგუფები ცელულოზის ხერხემალზე. ჰიდროქსიპროპილის ჯგუფებს ემატება ცელულოზის ხსნადობისა და წყლის შეკავების თვისებების გასაუმჯობესებლად, ხოლო მეთილის ჯგუფებს ემატება სტაბილურობის გასაზრდელად და ცელულოზის რეაქტიულობის შესამცირებლად. რეაქცია, როგორც წესი, ტარდება კატალიზატორის თანდასწრებით, როგორიცაა ნატრიუმის ჰიდროქსიდი ან კალიუმის ჰიდროქსიდი, და ტემპერატურის, წნევის და რეაქციის დროის კონტროლირებად პირობებში.

HPMC-ის ჩანაცვლების ხარისხი (DS) ეხება ჰიდროქსიპროპილისა და მეთილის ჯგუფების რაოდენობას, რომლებიც შეყვანილია ცელულოზის ხერხემალზე. DS შეიძლება განსხვავდებოდეს HPMC-ის სასურველი თვისებებისა და კონკრეტული აპლიკაციის მიხედვით, რომლისთვისაც ის გამოიყენება. ზოგადად, უფრო მაღალი DS მნიშვნელობები იწვევს HPMC-ს უფრო დაბალი სიბლანტით და უფრო სწრაფი დაშლის სიჩქარით, ხოლო დაბალი DS მნიშვნელობები იწვევს HPMC-ს უფრო მაღალი სიბლანტით და ნელი დაშლის სიჩქარით.

რეაქციის დასრულების შემდეგ, შედეგად მიღებული პროდუქტი იწმინდება და აშრება HPMC ფხვნილის შესაქმნელად. გაწმენდის პროცესი გულისხმობს ნებისმიერი არარეაგირებულ ქიმიკატების, ნარჩენი გამხსნელების და სხვა მინარევების ამოღებას HPMC-დან. ეს ჩვეულებრივ კეთდება რეცხვის, ფილტრაციის და გაშრობის საფეხურების კომბინაციით.

საბოლოო პროდუქტი არის თეთრიდან მოთეთრო ფხვნილი, რომელიც უსუნო და უგემოვნოა. HPMC ხსნადია წყალში და ბევრ ორგანულ გამხსნელში და მას შეუძლია შექმნას გელები, ფილმები და სხვა სტრუქტურები გამოყენების პირობებიდან გამომდინარე. ეს არის არაიონური პოლიმერი, რაც იმას ნიშნავს, რომ არ ატარებს რაიმე ელექტრულ მუხტს და ზოგადად ითვლება არატოქსიკურ და უსაფრთხოდ გამოყენების ფართო სპექტრში.

HPMC გამოიყენება ფორმულირებების ფართო სპექტრში, მათ შორის საღებავები, ადჰეზივები, დალუქვები, ფარმაცევტული და საკვები პროდუქტები. სამშენებლო აპლიკაციებში, HPMC ხშირად გამოიყენება როგორც გასქელება, შემკვრელისა და ფირის შემქმნელი ცემენტის და თაბაშირზე დაფუძნებულ პროდუქტებში, როგორიცაა ნაღმტყორცნები, ხრეშიები და სახსრების ნაერთები.