하이드 록시 프로필 메틸 셀룰로스 (HPMC) 수용액의 점도 특성

하이드 록시 프로필 메틸 셀룰로스 (HPMC)다양한 응용 분야, 특히 제약, 식품 및 미용 제품에서 널리 사용되는 수용성 중합체입니다. 물과 혼합 될 때 두껍고 젤과 같은 용액을 형성하는 능력은 다양한 성분이됩니다. Kimacell®HPMC 솔루션의 점도는 다른 제형에서의 성능을 결정하는 데 중요한 역할을합니다. HPMC 수용액의 점도 특성을 이해하는 것은 다양한 산업에서의 사용을 최적화하는 데 필수적입니다.

1. 하이드 록시 프로필 메틸 셀룰로스 소개 (HPMC)

하이드 록시 프로필 메틸 셀룰로오스는 셀룰로오스의 반합성 유도체이다. 그것은 셀룰로오스를 하이드 록시 프로필 그룹 및 메틸기로 치환하여 생성된다. 이들 치환의 비율은 다양 할 수 있으며, 점도를 포함한 뚜렷한 특성을 갖는 다른 등급의 HPMC를 초래한다. HPMC의 전형적인 구조는 히드 록시 프로필 및 포도당 단위에 부착 된 메틸기를 갖는 셀룰로오스 골격으로 구성된다.

HPMC는 생체 적합성, 겔을 형성하는 능력 및 물의 용해도로 인해 다양한 산업에서 사용됩니다. 수용액에서, HPMC는 용액의 유변학 적 특성, 특히 점도에 영향을 미치는 비 이온 성 수용성 중합체로서 작용한다.

2. HPMC 용액의 점도 특성

HPMC 용액의 점도는 HPMC의 농도, 중합체의 분자량, 온도 및 염 또는 다른 용질의 존재를 포함한 여러 요인에 의해 영향을 받는다. 다음은 수용액에서 HPMC의 점도 특성을 지배하는 주요 요인입니다.

HPMC의 농도: HPMC의 농도가 증가함에 따라 점도가 증가합니다. 더 높은 농도에서, HPMC 분자는 서로 더 크게 상호 작용하여 흐름에 대한 저항이 더 높다.

HPMC의 분자량: HPMC 용액의 점도는 중합체의 분자량과 밀접한 상관 관계가있다. 더 높은 분자량 HPMC 등급은 더 많은 점성 용액을 생성하는 경향이 있습니다. 이것은 더 큰 중합체 분자가 얽힘과 마찰 증가로 인해 흐름에 더 큰 저항을 생성하기 때문입니다.

온도: 점도는 일반적으로 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이는 온도가 높을수록 HPMC 분자 사이의 분자간 힘을 감소시켜 흐름에 저항하는 능력을 줄이기 때문입니다.

전단 속도: HPMC 용액의 점도는 특히 중합체 용액의 전형적인 비 뉴턴 유체에서 전단 속도 의존적이다. 낮은 전단 속도에서, HPMC 용액은 높은 점도를 나타내며, 높은 전단 속도에서는 전단 가늘어지는 거동으로 인해 점도가 감소합니다.

이온 강도의 영향: 용액에 전해질 (예 : 염)의 존재는 점도를 변화시킬 수 있습니다. 일부 염은 중합체 사슬 사이의 반발력을 스크리닝하여 집계를 유발하고 점도가 감소 할 수 있습니다.

3. 점도 대 농도 : 실험 관찰

실험에서 관찰 된 일반적인 경향은 HPMC 수성 용액의 점도가 중합체 농도가 증가함에 따라 기하 급수적으로 증가한다는 것이다. 점도와 농도 사이의 관계는 다음 경험적 방정식으로 설명 될 수 있으며, 이는 종종 농축 중합체 용액에 사용됩니다.

η = acn \ eta = ac^nη = acn

어디:

η \ etaη는 점도입니다

CCC는 HPMC의 농도입니다

AAA 및 NNN은 특정 유형의 HPMC 및 용액의 조건에 의존하는 경험적 상수입니다.

낮은 농도의 경우, 관계는 선형이지만, 농도가 증가함에 따라 점도는 가파르게 상승하여 중합체 사슬 사이의 증가 된 상호 작용을 반영합니다.

4. 점도 대 분자량

Kimacell®HPMC의 분자량은 점도 특성에서 중요한 역할을합니다. 더 높은 분자량 HPMC 중합체는 저 분자량 등급에 비해 낮은 농도에서 더 많은 점성 용액을 형성하는 경향이있다. 고 분자량 HPMC로 만들어진 용액의 점도는 분자 가중 HPMC로 만든 용액의 것보다 최대 몇 배 더 높을 수 있습니다.

예를 들어, 분자량 100,000 DA 인 HPMC의 용액은 동일한 농도에서 50,000 DA의 분자량을 갖는 것보다 더 높은 점도를 나타낼 것이다.

5. 점도에 대한 온도 효과

온도는 HPMC 용액의 점도에 상당한 영향을 미칩니다. 온도의 증가는 용액의 점도를 감소시킨다. 이는 주로 중합체 사슬의 열 운동으로 인한 것입니다. 이로 인해 더 자유롭게 움직여 유동에 대한 저항이 줄어 듭니다. 점도에 대한 온도의 영향은 종종 Arrhenius 유형 방정식을 사용하여 정량화됩니다.

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

어디:

η (t) \ eta (t) η (t)는 온도 Ttt에서의 점도이다

η0 \ eta_0η0은 사전 지수 인자입니다 (무한 온도에서의 점도)

EAE_AEA는 활성화 에너지입니다

RRR은 가스 상수입니다

TTT는 절대 온도입니다

6. 유변학 적 행동

HPMC 수성 솔루션의 유변학은 종종 비 뉴턴주의로 설명되며, 이는 용액의 점도가 일정하지 않지만 적용된 전단 속도에 따라 다릅니다. 낮은 전단 속도에서, HPMC 용액은 중합체 사슬의 얽힘으로 인해 비교적 높은 점도를 나타낸다. 그러나 전단 속도가 증가함에 따라 점도가 감소합니다.

이 전단 장애 거동은 HPMC를 포함한 많은 중합체 용액의 전형적인 것입니다. 점도의 전단 속도 의존성은 전력 법 모델을 사용하여 설명 할 수 있습니다.

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

어디:

γ˙ \ dot {\ gamma} γ˙는 전단 속도입니다

KKK는 일관성 지수입니다

NNN은 흐름 동작 인덱스입니다 (전단 박사의 경우 n <1n <1n <1)

7. HPMC 솔루션의 점도 : 요약 테이블

아래는 다양한 조건 하에서 HPMC 수용액의 점도 특성을 요약 한 표입니다.

점도 특성HPMC수용액은 농도, 분자량, 온도 및 전단 속도를 포함한 여러 요인에 의해 영향을받습니다. HPMC는 다재다능한 재료이며, 이들 파라미터를 조정하여 특정 응용 분야에 맞게 류어지 학적 특성을 조정할 수 있습니다. 이러한 요소를 이해하면 의약품에서 식품 및 화장품에 이르기까지 다양한 산업에서 Kimacell®HPMC를 최적으로 사용할 수 있습니다. HPMC가 용해되는 조건을 조작함으로써 제조업체는 특정 요구에 대해 원하는 점도 및 흐름 특성을 달성 할 수 있습니다.