Hidroksipropilmetilceluloze (HPMC) ir svarīgs ūdenī šķīstošs polimērs, ko plaši izmanto farmācijā, pārtikā, pārklājumos, būvmateriālos un citās jomās. HPMC šķīduma viskozitāte ir galvenais faktors, kas ietekmē tā veiktspēju un pielietojumu, un temperatūrai ir būtiska ietekme uz HPMC ūdens šķīduma viskozitāti.
1. HPMC šķīduma viskozitātes raksturojums
HPMC ir polimēru materiāls ar termiski atgriezeniskām šķīdināšanas īpašībām. Kad HPMC izšķīdina ūdenī, izveidotajam ūdens šķīdumam piemīt neņūtona šķidruma īpašības, tas ir, šķīduma viskozitāte mainās, mainoties bīdes ātrumam. Normālā temperatūrā HPMC šķīdumi parasti darbojas kā pseidoplastiski šķidrumi, tas ir, tiem ir augstāka viskozitāte pie zemiem bīdes ātrumiem, un viskozitāte samazinās, palielinoties bīdes ātrumam.
2. Temperatūras ietekme uz HPMC šķīduma viskozitāti
Temperatūras izmaiņām ir divi galvenie ietekmes mehānismi uz HPMC ūdens šķīdumu viskozitāti: palielināta molekulāro ķēžu termiskā kustība un izmaiņas šķīdumu mijiedarbībā.
(1) Palielinās molekulāro ķēžu termiskā kustība
Paaugstinoties temperatūrai, palielinās HPMC molekulārās ķēdes termiskā kustība, kas izraisa ūdeņraža saišu un van der Vāla spēku starp molekulām vājināšanos un šķīduma plūstamības palielināšanos. Šķīduma viskozitāte samazinās samazinātas sapīšanās un molekulāro ķēžu fizikālās šķērssavienojuma dēļ. Tāpēc HPMC ūdens šķīdumiem ir zemāka viskozitāte augstākās temperatūrās.
(2) Izmaiņas risinājumu mijiedarbībā
Temperatūras izmaiņas var ietekmēt HPMC molekulu šķīdību ūdenī. HPMC ir polimērs ar termoželejas īpašībām, un tā šķīdība ūdenī būtiski mainās atkarībā no temperatūras. Zemākā temperatūrā HPMC molekulārās ķēdes hidrofilās grupas veido stabilas ūdeņraža saites ar ūdens molekulām, tādējādi saglabājot labu šķīdību un augstu viskozitāti. Tomēr, temperatūrai paaugstinoties līdz noteiktam līmenim, pastiprinās hidrofobā mijiedarbība starp HPMC molekulārajām ķēdēm, kas noved pie trīsdimensiju tīkla struktūras veidošanās vai želejas šķīdumā, izraisot šķīduma viskozitātes pēkšņu pieaugumu noteiktos apstākļos. Šo parādību sauc par "termiskā gēla" fenomenu.
3. Eksperimentāls temperatūras novērojums uz HPMC šķīduma viskozitāti
Eksperimentālie pētījumi ir parādījuši, ka parastā temperatūras diapazonā (piemēram, no 20 ° C līdz 40 ° C) HPMC ūdens šķīdumu viskozitāte pakāpeniski samazinās, palielinoties temperatūrai. Tas ir tāpēc, ka augstāka temperatūra palielina molekulāro ķēžu kinētisko enerģiju un samazina starpmolekulāro mijiedarbību, tādējādi samazinot šķīduma iekšējo berzi. Tomēr, kad temperatūra turpina paaugstināties līdz HPMC termiskās želejas punktam (parasti no 60 ° C līdz 90 ° C, atkarībā no HPMC aizstāšanas pakāpes un molekulmasas), šķīduma viskozitāte pēkšņi palielinās. Šīs parādības rašanās ir saistīta ar HPMC molekulāro ķēžu savstarpēju sapēšanos un agregāciju.
4. Temperatūras un HPMC strukturālo parametru saistība
HPMC šķīduma viskozitāti ietekmē ne tikai temperatūra, bet arī cieši saistīta ar tā molekulāro struktūru. Piemēram, aizvietošanas pakāpe (ti, hidroksipropila un metilaizvietotāju saturs) un HPMC molekulmasa būtiski ietekmē tā termiskās gēla uzvedību. HPMC ar augstu aizstāšanas pakāpi saglabā zemāku viskozitāti plašākā temperatūras diapazonā, jo tās ir vairāk hidrofilas, savukārt HPMC ar zemu aizvietošanas pakāpi, visticamāk, veidos termiskos želejas. Turklāt HPMC šķīdumiem ar lielāku molekulmasu, visticamāk, palielinās viskozitāte augstās temperatūrās.
5. Rūpnieciskās un praktiskās pielietošanas apsvērumi
Praktiskā pielietojumā ir jāizvēlas piemērotas HPMC šķirnes atbilstoši īpašiem temperatūras apstākļiem. Piemēram, augstas temperatūras vidēs ir jāizvēlas HPMC ar augstāku temperatūras pretestību, lai izvairītos no termiskās želejas. Zemas temperatūras apstākļos ir jāņem vērā HPMC šķīdība un viskozitātes stabilitāte.
Temperatūras ietekmei uz HPMC ūdens šķīduma viskozitāti ir svarīga praktiska nozīme. Farmācijas jomā HPMC bieži izmanto kā ilgstošas darbības materiālu farmaceitiskajiem preparātiem, un tā viskozitātes īpašības tieši ietekmē zāļu izdalīšanās ātrumu. Pārtikas rūpniecībā HPMC izmanto, lai uzlabotu produktu tekstūru un stabilitāti, un tā šķīduma viskozitātes atkarība no temperatūras ir jāpielāgo atbilstoši apstrādes temperatūrai. Būvmateriālos HPMC izmanto kā biezinātāju un ūdeni aizturošu līdzekli, un tā viskozitātes raksturlielumi ietekmē konstrukcijas veiktspēju un materiāla izturību.
Temperatūras ietekme uz HPMC ūdens šķīduma viskozitāti ir sarežģīts process, kas ietver molekulārās ķēdes termisko kustību, šķīduma mijiedarbību un polimēra strukturālās īpašības. Kopumā HPMC ūdens šķīdumu viskozitāte parasti samazinās, palielinoties temperatūrai, bet noteiktos temperatūras diapazonos var rasties termiskā želeja. Šī raksturlieluma izpratnei ir svarīga vadošā nozīme HPMC praktiskajā pielietošanā un procesa optimizācijā.
Izlikšanas laiks: 10. jūlijs 2024. gada laikā