Гидроксипропил метилцеллюлоза (HPMC) - медицинада, тамақ өнімдерінде, құрылыста және басқа салаларда, әсіресе дәрі-дәрмектің тұрақты босатылатын таблеткалары мен құрылыс материалдарында кеңінен қолданылатын иондық емес целлюлоза эфирі. HPMC термиялық деградациясын зерттеу өңдеу кезінде туындауы мүмкін өнімділік өзгерістерін түсіну үшін ғана емес, сонымен қатар жаңа материалдарды әзірлеу және өнімнің қызмет ету мерзімі мен қауіпсіздігін жақсарту үшін үлкен мәнге ие.
HPMC термиялық деградация сипаттамалары
Гидроксипропилметилцеллюлозаның термиялық деградациясына негізінен оның молекулалық құрылымы, қыздыру температурасы және қоршаған орта жағдайлары (атмосфера, ылғалдылық және т.б.) әсер етеді. Оның молекулалық құрылымында көптеген гидроксил топтары мен эфирлік байланыстар бар, сондықтан ол жоғары температурада тотығу және ыдырау сияқты химиялық реакцияларға бейім.
HPMC термиялық деградация процесі әдетте бірнеше кезеңге бөлінеді. Біріншіден, төмен температурада (шамамен 50-150°С) HPMC бос су мен адсорбцияланған судың жоғалуына байланысты массалық шығынға ұшырауы мүмкін, бірақ бұл процесс химиялық байланыстың үзілуін емес, тек физикалық өзгерістерді қамтиды. Температура одан әрі көтерілген сайын (150°С жоғары) HPMC құрылымындағы эфирлік байланыстар мен гидроксил топтары үзіле бастайды, нәтижесінде молекулалық тізбек үзіліп, құрылым өзгереді. Атап айтқанда, HPMC шамамен 200-300 ° C дейін қыздырылған кезде, ол термиялық ыдырауға ұшырай бастайды, бұл кезде молекуладағы метокси немесе гидроксипропил сияқты гидроксил топтары мен бүйірлік тізбектер метанол, құмырсқа сияқты шағын молекулалық өнімдерді шығару үшін біртіндеп ыдырайды. қышқыл және аз мөлшерде көмірсутектер.
Термиялық деградация механизмі
HPMC термиялық деградация механизмі салыстырмалы түрде күрделі және бірнеше қадамдарды қамтиды. Оның ыдырау механизмін төмендегідей жай ғана қорытындылауға болады: температура көтерілген сайын HPMC-дегі эфир байланыстары бірте-бірте үзіліп, кішірек молекулалық фрагменттерді түзеді, содан кейін олар су, көмірқышқыл газы және көміртегі тотығы сияқты газ тәрізді өнімдерді шығару үшін одан әрі ыдырайды. Оның негізгі термиялық деградация жолдары келесі қадамдарды қамтиды:
Сусыздандыру процесі: HPMC физикалық адсорбцияланған суды және төмен температурада байланысқан судың аз мөлшерін жоғалтады және бұл процесс оның химиялық құрылымын бұзбайды.
Гидроксил топтарының ыдырауы: шамамен 200-300°C температура диапазонында HPMC молекулалық тізбегіндегі гидроксил топтары пиролиздене бастайды, су мен гидроксил радикалдарын тудырады. Осы уақытта метокси және гидроксипропил бүйірлік тізбектері де метанол, құмырсқа қышқылы және т.б. сияқты кішігірім молекулаларды құру үшін біртіндеп ыдырайды.
Негізгі тізбектің үзілуі: Температура одан әрі 300-400°C дейін көтерілгенде, целлюлозаның негізгі тізбегінің β-1,4-гликозидтік байланыстары ұсақ ұшқыш өнімдер мен көміртегі қалдықтарын түзу үшін пиролизден өтеді.
Әрі қарай крекинг: Температура 400°C жоғары көтерілгенде, қалдық көмірсутектер және кейбір толық емес ыдыраған целлюлоза фрагменттері СО2, СО және кейбір басқа да шағын молекулалық органикалық заттарды өндіру үшін одан әрі крекингке ұшырайды.
Термиялық деградацияға әсер ететін факторлар
HPMC термиялық деградациясына көптеген факторлар әсер етеді, соның ішінде негізінен келесі аспектілер:
Температура: Термиялық деградацияның жылдамдығы мен дәрежесі температурамен тығыз байланысты. Әдетте, температура неғұрлым жоғары болса, ыдырау реакциясы соғұрлым тез жүреді және деградация дәрежесі соғұрлым жоғары болады. Практикалық қолданбаларда HPMC шамадан тыс термиялық деградациясын болдырмау үшін өңдеу температурасын қалай басқару керек - бұл назар аударуды қажет ететін мәселе.
Атмосфера: HPMC-тің әртүрлі атмосферадағы термиялық деградация әрекеті де әртүрлі. Ауа немесе оттегі ортасында HPMC оңай тотығады, көбірек газ тәрізді өнімдер мен көміртегі қалдықтарын тудырады, ал инертті атмосферада (мысалы, азот) ыдырау процесі негізінен көміртегі қалдықтарының аз мөлшерін тудыратын пиролиз ретінде көрінеді.
Молекулалық салмақ: HPMC молекулалық салмағы оның термиялық деградация әрекетіне де әсер етеді. Молекулярлық салмақ неғұрлым жоғары болса, термиялық деградацияның бастапқы температурасы соғұрлым жоғары болады. Бұл жоғары молекулалық салмақты HPMC ұзағырақ молекулалық тізбектерге және тұрақты құрылымдарға ие болғандықтан, оның молекулалық байланыстарын бұзу үшін жоғары энергия қажет.
Ылғалдылық: HPMC ішіндегі ылғалдылық оның термиялық деградациясына да әсер етеді. Ылғал оның ыдырау температурасын төмендетіп, төменгі температурада деградацияның пайда болуына мүмкіндік береді.
Термиялық деградацияның қолдану әсері
HPMC термиялық деградация сипаттамалары оның практикалық қолданылуына маңызды әсер етеді. Мысалы, фармацевтикалық препараттарда HPMC көбінесе препараттың шығарылу жылдамдығын бақылау үшін тұрақты шығарылатын материал ретінде пайдаланылады. Дегенмен, препаратты өңдеу кезінде жоғары температура HPMC құрылымына әсер етеді, осылайша препараттың шығарылу көрсеткіштерін өзгертеді. Сондықтан оның термиялық ыдырау әрекетін зерттеу дәрілік препараттарды өңдеуді оңтайландыру және дәрілік тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін үлкен маңызға ие.
Құрылыс материалдарында HPMC негізінен цемент пен гипс сияқты құрылыс өнімдерінде қалыңдатуда және суды ұстауда рөл атқарады. Құрылыс материалдарын қолданған кезде әдетте жоғары температуралық ортаны сезіну қажет болғандықтан, HPMC термиялық тұрақтылығы да материал таңдауда маңызды мәселе болып табылады. Жоғары температурада HPMC термиялық деградациясы материал өнімділігінің төмендеуіне әкеледі, сондықтан оны таңдау және пайдалану кезінде әдетте оның әртүрлі температурадағы өнімділігі ескеріледі.
Гидроксипропилметилцеллюлозаның (HPMC) термиялық ыдырау процесі негізінен температура, атмосфера, молекулалық салмақ және ылғалдылық әсер ететін бірнеше кезеңдерді қамтиды. Оның термиялық деградация механизмі дегидратацияны, гидроксил және бүйірлік тізбектердің ыдырауын және негізгі тізбектің үзілуін қамтиды. HPMC термиялық деградация сипаттамалары фармацевтикалық препараттар, құрылыс материалдары және т.б. салаларда маңызды қолданбалы мәнге ие. Сондықтан оның термиялық деградация әрекетін терең түсіну процесс дизайнын оңтайландыру және өнімнің өнімділігін жақсарту үшін өте маңызды. Болашақ зерттеулерде HPMC термиялық тұрақтылығын түрлендіру, тұрақтандырғыштарды қосу және т.б. арқылы жақсартуға болады, осылайша оның қолдану өрісін кеңейтеді.
Хабарлама уақыты: 25 қазан 2024 ж