No kā izgatavota hidroksipropilmetilceluloze

Hidroksipropilmetilceluloze (HPMC) ir daļēji sintētisks polimērs, ko izmanto daudzās nozarēs, tostarp būvniecībā, pārtikā, farmācijā un personīgās higiēnas līdzekļos. Tas tiek novērtēts ar spēju uzlabot preparātu reoloģiskās īpašības, kā arī saderību ar citām sastāvdaļām un zemo toksicitāti. Lai saprastu, kā tiek ražots HPMC, vispirms ir svarīgi saprast celulozes struktūru un īpašības.

Celuloze ir gara glikozes molekulu ķēde, kas atrodas augu šūnu sieniņās. Glikozes molekulas ir savienotas kopā ar beta-1,4-glikozīdu saitēm, veidojot lineāru ķēdi. Pēc tam ķēdes kopā satur ūdeņraža saites un Van der Vālsa spēki, veidojot spēcīgas, šķiedrainas struktūras. Celuloze ir visizplatītākais organiskais savienojums uz zemes, un to izmanto plašā klāstā, tostarp papīra, tekstilizstrādājumu un būvmateriālu ražošanā.

Lai gan celulozei ir daudz noderīgu īpašību, tā bieži ir pārāk stingra un nešķīstoša, lai to izmantotu daudzos preparātos. Lai pārvarētu šos ierobežojumus, zinātnieki ir izstrādājuši vairākus modificētus celulozes atvasinājumus, tostarp HPMC. HPMC tiek izgatavots, pārveidojot dabisko celulozi, izmantojot virkni ķīmisku reakciju.

Pirmais solis HPMC izgatavošanā ir iegūt celulozes izejmateriālu. To var izdarīt, ekstrahējot celulozi no augu avotiem, piemēram, koksnes, kokvilnas vai bambusa. Pēc tam celulozi apstrādā ar sārma šķīdumu, piemēram, nātrija hidroksīdu vai kālija hidroksīdu, lai noņemtu piemaisījumus un sadalītu celulozes šķiedras mazākās daļiņās. Šis process ir pazīstams kā merserizācija, un tas padara celulozi reaktīvāku un vieglāk modificējamu.

Pēc merserizācijas celuloze tiek reaģēta ar propilēna oksīda un metilhlorīda maisījumu, lai celulozes mugurkaulā ievadītu hidroksipropil- un metilgrupas. Hidroksipropilgrupas tiek pievienotas, lai uzlabotu celulozes šķīdību un ūdens aiztures īpašības, savukārt metilgrupas tiek pievienotas, lai palielinātu celulozes stabilitāti un samazinātu reaktivitāti. Reakciju parasti veic katalizatora, piemēram, nātrija hidroksīda vai kālija hidroksīda, klātbūtnē un kontrolētos temperatūras, spiediena un reakcijas laika apstākļos.

HPMC aizvietošanas pakāpe (DS) attiecas uz hidroksipropil- un metilgrupu skaitu, kas tiek ievadītas celulozes mugurkaulā. DS var atšķirties atkarībā no vēlamajām HPMC īpašībām un konkrētā lietojuma, kuram tas tiek izmantots. Parasti augstākas DS vērtības rada HPMC ar zemāku viskozitāti un ātrāku šķīšanas ātrumu, savukārt zemākas DS vērtības rada HPMC ar augstāku viskozitāti un lēnāku šķīšanas ātrumu.

Kad reakcija ir pabeigta, iegūtais produkts tiek attīrīts un žāvēts, lai izveidotu HPMC pulveri. Attīrīšanas process ietver visu nereaģējušo ķīmisko vielu, atlikušo šķīdinātāju un citu piemaisījumu noņemšanu no HPMC. To parasti veic, apvienojot mazgāšanas, filtrēšanas un žāvēšanas darbības.

Galaprodukts ir balts vai gandrīz balts pulveris, kas ir bez smaržas un garšas. HPMC šķīst ūdenī un daudzos organiskos šķīdinātājos, un tas var veidot želejas, plēves un citas struktūras atkarībā no lietošanas apstākļiem. Tas ir nejonu polimērs, kas nozīmē, ka tam nav elektrisko lādiņu, un tas parasti tiek uzskatīts par netoksisku un drošu lietošanai daudzos lietojumos.

HPMC izmanto plašā preparātu klāstā, tostarp krāsās, līmēs, hermētiķos, farmācijā un pārtikas produktos. Celtniecībā HPMC bieži izmanto kā biezinātāju, saistvielu un plēves veidotāju cementa un ģipša izstrādājumos, piemēram, javās, javās un šuvju maisījumos.