Hidroksipropilmetilceluloze (HPMC) ir ūdenī šķīstošs polimēru savienojums, ko plaši izmanto medicīnā, pārtikā, būvmateriālos un citās jomās. Pateicoties tā labajai biezināšanai, plēvi veidojošajam, emulģējošajam, savienojošajam un citām īpašībām, to plaši izmanto kā biezinātāju, stabilizatoru un suspendējošu līdzekli. HPMC reoloģiskās īpašības, īpaši tā darbība dažādās temperatūrās, ir svarīgi faktori, kas ietekmē tā pielietojuma efektu.
1. HPMC reoloģisko īpašību pārskats
Reoloģiskās īpašības ir visaptverošs materiālu deformācijas un plūsmas raksturlielumu atspoguļojums ārējo spēku ietekmē. Polimēru materiāliem viskozitāte un bīdes retināšanas izturēšanās ir divi visizplatītākie reoloģiskie parametri. HPMC reoloģiskās īpašības galvenokārt ietekmē tādi faktori kā molekulmasa, koncentrācija, šķīdinātāja īpašības un temperatūra. Kā nejonu celulozes ēteris HPMC ūdens šķīdumā uzrāda pseidoplastiskumu, tas ir, tā viskozitāte samazinās, palielinoties bīdes ātrumam.
2. Temperatūras ietekme uz HPMC viskozitāti
Temperatūra ir viens no galvenajiem faktoriem, kas ietekmē HPMC reoloģiskās īpašības. Paaugstinoties temperatūrai, HPMC šķīduma viskozitāte parasti samazinās. Tas ir tāpēc, ka temperatūras paaugstināšanās vājina ūdeņraža saites mijiedarbību starp ūdens molekulām, tādējādi samazinot mijiedarbības spēku starp HPMC molekulārajām ķēdēm, padarot molekulārās ķēdes vieglāk bīdāmas un plūstošas. Tāpēc augstākās temperatūrās HPMC šķīdumiem ir zemāka viskozitāte.
Tomēr HPMC viskozitātes izmaiņas nav lineāras attiecības. Kad temperatūra paaugstinās līdz zināmai robežai, HPMC var tikt pakļauts šķīšanas-nogulsnēšanas procesam. HPMC sakarība starp šķīdību un temperatūru ir sarežģītāka: noteiktā temperatūras diapazonā no šķīduma izgulsnēsies HPMC, kas izpaužas kā straujš šķīduma viskozitātes pieaugums vai želejas veidošanās. Šī parādība parasti rodas, kad tā tuvojas vai pārsniedz HPMC šķīšanas temperatūru.
3. Temperatūras ietekme uz HPMC šķīduma reoloģisko uzvedību
HPMC šķīduma reoloģiskajai uzvedībai parasti ir bīdes atšķaidīšanas efekts, tas ir, viskozitāte samazinās, palielinoties bīdes ātrumam. Temperatūras izmaiņas būtiski ietekmē šo bīdes retināšanas efektu. Parasti, paaugstinoties temperatūrai, HPMC šķīduma viskozitāte samazinās, un tā bīdes retināšanas efekts kļūst acīmredzamāks. Tas nozīmē, ka augstās temperatūrās HPMC šķīduma viskozitāte kļūst vairāk atkarīga no bīdes ātruma, ti, pie tāda paša bīdes ātruma HPMC šķīdums augstā temperatūrā plūst vieglāk nekā zemā temperatūrā.
Turklāt temperatūras paaugstināšanās ietekmē arī HPMC šķīduma tiksotropiju. Tiksotropija attiecas uz īpašību, ka šķīduma viskozitāte samazinās bīdes spēka ietekmē, un viskozitāte pakāpeniski atjaunojas pēc bīdes spēka noņemšanas. Parasti temperatūras paaugstināšanās izraisa HPMC šķīduma tiksotropijas palielināšanos, ti, pēc bīdes spēka noņemšanas viskozitāte atjaunojas lēnāk nekā zemas temperatūras apstākļos.
4. Temperatūras ietekme uz HPMC želejas izturēšanos
HPMC ir unikāla termiskās želejas īpašība, ti, pēc karsēšanas līdz noteiktai temperatūrai (gēla temperatūrai), HPMC šķīdums mainīsies no šķīduma stāvokļa uz gēla stāvokli. Šo procesu būtiski ietekmē temperatūra. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās mijiedarbība starp hidroksipropila un metila aizvietotājiem HPMC molekulās, kā rezultātā molekulārās ķēdes sapinās, tādējādi veidojot želeju. Šim fenomenam ir liela nozīme farmācijas un pārtikas rūpniecībā, jo to var izmantot, lai pielāgotu produkta tekstūru un izdalīšanās īpašības.
5. Pielietojums un praktiskā nozīme
Temperatūras ietekmei uz HPMC reoloģiskajām īpašībām ir liela nozīme praktiskajā pielietojumā. Pielietojot HPMC risinājumus, piemēram, zāļu ilgstošas darbības preparātus, pārtikas biezinātājus vai būvmateriālu regulatorus, jāņem vērā temperatūras ietekme uz reoloģiskajām īpašībām, lai nodrošinātu produkta stabilitāti un funkcionalitāti dažādos temperatūras apstākļos. Piemēram, gatavojot termiski jutīgas zāles, ir jāņem vērā temperatūras izmaiņu ietekme uz HPMC matricas viskozitāti un želejas izturēšanos, lai optimizētu zāļu izdalīšanās ātrumu.
Temperatūra būtiski ietekmē hidroksipropilmetilcelulozes reoloģiskās īpašības. Paaugstināta temperatūra parasti samazina HPMC šķīdumu viskozitāti, uzlabo tā bīdes atšķaidīšanas efektu un tiksotropiju, kā arī var izraisīt termisko želeju. Praktiskajos lietojumos temperatūras ietekmes uz HPMC reoloģiskajām īpašībām izpratne un kontrole ir atslēga produkta veiktspējas un procesa parametru optimizēšanai.
Publicēšanas laiks: 05.05.2024