Хидроксипропил метилцелулозата (HPMC) е важен полимер растворлив во вода, широко користен во фармацевтските производи, храната, облогите, градежните материјали и други области. Вискозноста на растворот на HPMC е клучен фактор што влијае на неговите перформанси и примена, а температурата има значително влијание врз вискозноста на водениот раствор на HPMC.
1. Карактеристики на вискозност на растворот HPMC
HPMC е полимерен материјал со термички реверзибилни својства на растворање. Кога HPMC се раствора во вода, формираниот воден раствор покажува карактеристики на не-Њутнова течност, односно вискозноста на растворот се менува со промените во брзината на смолкнување. При нормална температура, растворите на HPMC обично се однесуваат како псевдопластични течности, односно имаат поголем вискозитет при ниски стапки на смолкнување, а вискозноста се намалува како што се зголемува стапката на смолкнување.
2. Ефектот на температурата врз вискозноста на растворот HPMC
Температурните промени имаат два главни механизми за влијание врз вискозноста на водените раствори на HPMC: зголемено термичко движење на молекуларните синџири и промени во интеракциите на растворот.
(1) Топлинското движење на молекуларните синџири се зголемува
Кога температурата се зголемува, термичкото движење на HPMC молекуларниот синџир се зголемува, што предизвикува слабеење на водородните врски и ван дер Валсовите сили помеѓу молекулите и зголемување на флуидноста на растворот. Вискозноста на растворот се намалува поради намаленото заплеткување и физичкото вкрстено поврзување помеѓу молекуларните синџири. Затоа, водените раствори на HPMC покажуваат помал вискозитет на повисоки температури.
(2) Промени во интеракцијата на решението
Температурните промени може да влијаат на растворливоста на HPMC молекулите во вода. HPMC е полимер со својства на термогелирање, а неговата растворливост во вода значително се менува со температурата. При пониски температури, хидрофилните групи на молекуларниот ланец HPMC формираат стабилни водородни врски со молекулите на водата, со што се одржува добра растворливост и висока вискозност. Меѓутоа, кога температурата се зголемува на одредено ниво, хидрофобната интеракција помеѓу HPMC молекуларните синџири е засилена, што доведува до формирање на тродимензионална мрежна структура или гелација во растворот, предизвикувајќи вискозноста на растворот нагло да се зголеми под одредени услови. Овој феномен се нарекува Тоа е феномен на „термички гел“.
3. Експериментално набљудување на температурата на вискозноста на растворот HPMC
Експерименталните студии покажаа дека во рамките на конвенционален температурен опсег (на пример, 20°C до 40°C), вискозноста на водените раствори на HPMC постепено се намалува со зголемување на температурата. Тоа е затоа што повисоките температури ја зголемуваат кинетичката енергија на молекуларните синџири и ги намалуваат меѓумолекуларните интеракции, а со тоа го намалуваат внатрешното триење на растворот. Меѓутоа, кога температурата продолжува да се зголемува до точката на топлинска гел на HPMC (обично помеѓу 60°C и 90°C, во зависност од степенот на замена и молекуларната тежина на HPMC), вискозноста на растворот наеднаш се зголемува. Појавата на оваа појава е поврзана со меѓусебното заплеткување и агрегација на HPMC молекуларните синџири.
4. Врска помеѓу температурата и структурните параметри на HPMC
Вискозноста на растворот на HPMC не е само под влијание на температурата, туку и тесно поврзана со неговата молекуларна структура. На пример, степенот на супституција (т.е. содржината на хидроксипропил и метил супституенти) и молекуларната тежина на HPMC имаат значително влијание врз неговото однесување со термички гел. HPMC со висок степен на супституција одржува помал вискозитет во поширок температурен опсег поради неговите похидрофилни групи, додека HPMC со низок степен на супституција е поверојатно да формира термички гелови. Дополнително, HPMC растворите со поголема молекуларна тежина имаат поголема веројатност да го зголемат вискозноста на високи температури.
5. Размислувања за индустриска и практична примена
Во практична примена, соодветните сорти HPMC треба да се изберат според специфичните температурни услови. На пример, во средини со висока температура, треба да се избере HPMC со поголема отпорност на температура за да се избегне термичка гелација. При ниски температурни услови, треба да се земат предвид растворливоста и стабилноста на вискозноста на HPMC.
Ефектот на температурата врз вискозноста на водениот раствор на HPMC има важно практично значење. Во фармацевтската област, HPMC често се користи како материјал со продолжено ослободување за фармацевтски препарати, а неговите карактеристики на вискозност директно влијаат на брзината на ослободување на лекот. Во прехранбената индустрија, HPMC се користи за подобрување на текстурата и стабилноста на производите, а температурната зависност на вискозноста на неговиот раствор треба да се прилагоди според температурата на обработка. Во градежните материјали, HPMC се користи како згуснувач и средство за задржување на водата, а неговите карактеристики на вискозност влијаат на изведбата на градбата и јачината на материјалот.
Ефектот на температурата врз вискозноста на водениот раствор на HPMC е сложен процес кој вклучува термичко движење на молекуларниот синџир, интеракција на растворот и структурните својства на полимерот. Севкупно, вискозноста на водените раствори на HPMC генерално се намалува со зголемување на температурата, но во одредени температурни опсези, може да се појави термичка желација. Разбирањето на оваа карактеристика има важно водечко значење за практичната примена и оптимизација на процесот на HPMC.
Време на објавување: јули-10-2024 година