हायड्रोक्सीप्रॉपिल मेथिलसेल्युलोज (एचपीएमसी) जलीय द्रावणाची व्हिस्कोसिटी वैशिष्ट्ये

हायड्रोक्सीप्रॉपिल मेथिलसेल्युलोज (एचपीएमसी)विशेषत: फार्मास्युटिकल्स, अन्न आणि कॉस्मेटिक उत्पादनांमध्ये विविध प्रकारचे अनुप्रयोग असलेले एक व्यापकपणे वापरले जाणारे वॉटर-विद्रव्य पॉलिमर आहे. पाण्यात मिसळल्यास जाड, जेल सारख्या सोल्यूशन्स तयार करण्याची त्याची क्षमता यामुळे एक अष्टपैलू घटक बनते. किमासेल ® एचपीएमसी सोल्यूशन्सची चिकटपणा वेगवेगळ्या फॉर्म्युलेशनमध्ये त्यांची कार्यक्षमता निश्चित करण्यात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. विविध उद्योगांमध्ये त्यांचा वापर अनुकूलित करण्यासाठी एचपीएमसी जलीय सोल्यूशन्सची चिकटपणा वैशिष्ट्ये समजून घेणे आवश्यक आहे.

1. हायड्रोक्सीप्रॉपिल मेथिलसेल्युलोज (एचपीएमसी) चा परिचय

हायड्रोक्सीप्रॉपिल मेथिलसेल्युलोज सेल्युलोजचे अर्ध-संश्लेषण व्युत्पन्न आहे. हे हायड्रोक्सीप्रॉपिल गट आणि मिथाइल गटांसह सेल्युलोजच्या प्रतिस्थापनाद्वारे तयार केले जाते. या पर्यायांचे प्रमाण बदलू शकते, ज्यामुळे एचपीएमसीच्या वेगवेगळ्या श्रेणींमध्ये भिन्न वैशिष्ट्यांसह व्हिस्कोसिटीसह भिन्न श्रेणी उद्भवू शकतात. एचपीएमसीच्या ठराविक संरचनेत ग्लूकोज युनिट्सशी संलग्न हायड्रोक्सीप्रॉपिल आणि मिथाइल गटांसह सेल्युलोज बॅकबोन असतो.

एचपीएमसीचा वापर विविध उद्योगांमध्ये केला जातो कारण त्याच्या बायोकॉम्पॅबिलिटी, जेल तयार करण्याची क्षमता आणि पाण्यात विद्रव्यता सुलभ होते. जलीय सोल्यूशन्समध्ये, एचपीएमसी एक नॉन-आयनिक, वॉटर-विद्रव्य पॉलिमर म्हणून वागते जे द्रावणाच्या रिओलॉजिकल गुणधर्मांवर लक्षणीय प्रभाव पाडते, विशेषत: चिपचिपापन.

2. एचपीएमसी सोल्यूशन्सची व्हिस्कोसिटी वैशिष्ट्ये

एचपीएमसी सोल्यूशन्सची चिकटपणा एचपीएमसीची एकाग्रता, पॉलिमरचे आण्विक वजन, तापमान आणि लवण किंवा इतर विद्रव्य उपस्थितीसह अनेक घटकांद्वारे प्रभावित होते. खाली जलीय सोल्यूशन्समध्ये एचपीएमसीच्या चिकटपणाच्या वैशिष्ट्यांवर नियंत्रण ठेवणारे प्राथमिक घटक खाली आहेत:

एचपीएमसीची एकाग्रता: एचपीएमसीची एकाग्रता वाढत असताना चिकटपणा वाढतो. उच्च एकाग्रतेवर, एचपीएमसी रेणू एकमेकांशी अधिक लक्षणीय संवाद साधतात, ज्यामुळे प्रवाहाचा उच्च प्रतिकार होतो.

एचपीएमसीचे आण्विक वजन: एचपीएमसी सोल्यूशन्सची चिकटपणा पॉलिमरच्या आण्विक वजनाशी जोरदारपणे संबंधित आहे. उच्च आण्विक वजन एचपीएमसी ग्रेड अधिक चिपचिपा समाधान तयार करतात. हे असे आहे कारण मोठ्या पॉलिमर रेणू त्यांच्या वाढीव अडचणीमुळे आणि घर्षणामुळे प्रवाहासाठी अधिक महत्त्वपूर्ण प्रतिकार करतात.

तापमान: तापमान वाढल्यामुळे व्हिस्कोसिटी सामान्यत: कमी होते. हे असे आहे कारण उच्च तापमानामुळे एचपीएमसी रेणूंमध्ये इंटरमोलिक्युलर शक्ती कमी होते, ज्यामुळे प्रवाहाचा प्रतिकार करण्याची त्यांची क्षमता कमी होते.

कातरणे दर: एचपीएमसी सोल्यूशन्सची चिपचिपा कातरणे दर-आधारित आहे, विशेषत: न्यूटनियन नसलेल्या द्रवपदार्थामध्ये, जे पॉलिमर सोल्यूशन्सचे वैशिष्ट्य आहे. कमी कातरण्याच्या दरावर, एचपीएमसी सोल्यूशन्स उच्च चिपचिपापन दर्शवितात, तर उच्च कातरणे दराने, कातरण्याच्या पातळ वर्तनामुळे चिकटपणा कमी होतो.

आयनिक सामर्थ्याचा परिणाम: सोल्यूशनमध्ये इलेक्ट्रोलाइट्सची (जसे की लवण) उपस्थिती चिकटपणा बदलू शकते. काही लवण पॉलिमर साखळ्यांमधील प्रतिकूल शक्ती स्क्रीन करू शकतात, ज्यामुळे ते एकत्रित होऊ शकतात आणि परिणामी चिकटपणा कमी होतो.

3. व्हिस्कोसिटी वि. एकाग्रता: प्रायोगिक निरीक्षणे

प्रयोगांमध्ये सामान्य प्रवृत्ती पाहिली गेली आहे की एचपीएमसी जलीय सोल्यूशन्सची चिकटपणा वाढत्या पॉलिमर एकाग्रतेसह वेगाने वाढते. चिकटपणा आणि एकाग्रता यांच्यातील संबंधांचे वर्णन खालील अनुभवजन्य समीकरणाद्वारे केले जाऊ शकते, जे बहुतेकदा एकाग्र पॉलिमर सोल्यूशन्ससाठी वापरले जाते:

η = acn \ eta = ac^nη = acn

कोठे:

\ \ एटा ही व्हिस्कोसिटी आहे

सीसीसी एचपीएमसीची एकाग्रता आहे

एएए आणि एनएनएन हे अनुभवजन्य स्थिरांक आहेत जे एचपीएमसीच्या विशिष्ट प्रकारच्या आणि समाधानाच्या अटींवर अवलंबून असतात.

कमी एकाग्रतेसाठी, संबंध रेषात्मक आहे, परंतु एकाग्रता वाढत असताना, चिकटपणा वाढतो, पॉलिमर साखळ्यांमधील वाढीव संवाद प्रतिबिंबित करतो.

4. व्हिस्कोसिटी वि. आण्विक वजन

किमासेल ® एचपीएमसीचे आण्विक वजन त्याच्या चिकटपणाच्या वैशिष्ट्यांमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. उच्च आण्विक वजन एचपीएमसी पॉलिमर कमी आण्विक वजनाच्या ग्रेडच्या तुलनेत कमी सांद्रतावर अधिक चिकट द्रावण तयार करतात. उच्च-आण्विक-वजन एचपीएमसीपासून बनविलेल्या सोल्यूशन्सची चिपचिपा कमी-आण्विक-वजन एचपीएमसीपासून बनविलेल्या समाधानाच्या तुलनेत जास्त प्रमाणात वाढू शकते.

उदाहरणार्थ, 100,000 डीएच्या आण्विक वजनासह एचपीएमसीचे समाधान त्याच एकाग्रतेत 50,000 डीएच्या आण्विक वजनासह एकापेक्षा जास्त चिकटपणा दर्शवेल.

5. चिकटपणा वर तापमान प्रभाव

एचपीएमसी सोल्यूशन्सच्या चिकटपणावर तापमानाचा महत्त्वपूर्ण परिणाम होतो. तापमानात वाढ झाल्यामुळे द्रावणाच्या चिकटपणामध्ये घट होते. हे प्रामुख्याने पॉलिमर साखळ्यांच्या थर्मल मोशनमुळे होते, ज्यामुळे ते अधिक मोकळेपणाने हलतात आणि त्यांचा प्रतिकार प्रवाह कमी करतात. अ‍ॅरेनियस-प्रकार समीकरणाचा वापर करून चिकटपणावरील तापमानाचा परिणाम बर्‍याचदा प्रमाणित केला जातो:

η (टी) = η0eiart \ एटा (टी) = \ एटा_0 ई^{\ फ्रॅक {ई_ए} {आरटी}} η (टी) = η0 एर्टिया

कोठे:

η (टी) \ एटा (टी) η (टी) तापमान टीटीटीवरील चिकटपणा आहे

η0 \ ETA_0η0 हा पूर्व-विस्तारित घटक आहे (अनंत तापमानात चिकटपणा)

EAE_AEA एक सक्रियता ऊर्जा आहे

आरआरआर ही गॅस स्थिर आहे

टीटीटी हे परिपूर्ण तापमान आहे

6. Rheological वर्तन

एचपीएमसी जलीय सोल्यूशन्सच्या रिओलॉजीचे वर्णन बर्‍याचदा नॉन-न्यूटोनियन म्हणून केले जाते, म्हणजे द्रावणाची चिकटपणा स्थिर नसतो परंतु लागू केलेल्या कातरणे दरासह बदलते. कमी कातरण्याच्या दरावर, पॉलिमर साखळ्यांच्या अडचणीमुळे एचपीएमसी सोल्यूशन्स तुलनेने उच्च चिपचिपापन दर्शवितात. तथापि, कातरणे दर जसजशी वाढत जाईल तसतसे चिपचिपापन कमी होते - एक घटना किरीट पातळ म्हणून ओळखली जाते.

हे कातरणे-पातळ वर्तन एचपीएमसीसह अनेक पॉलिमर सोल्यूशन्सचे वैशिष्ट्य आहे. पॉवर-लॉ मॉडेलचा वापर करून चिकटपणाचे कातरणे दर अवलंबित्व वर्णन केले जाऊ शकते:

η (γ˙) = Kγ˙N-1 \ एटा (\ डॉट {\ गामा}) = के \ डॉट {\ गामा} {{एन -1} η (γ˙) = के γ˙ एन-1

कोठे:

γ˙ \ डॉट {\ गामा} γ˙ हा कातर दर आहे

केकेके सुसंगतता निर्देशांक आहे

एनएनएन फ्लो बिहेवियर इंडेक्स आहे (कचरा पातळ करण्यासाठी एन <1 एन <1 एन <1 सह)

7. एचपीएमसी सोल्यूशन्सची चिकटपणा: सारांश सारणी

खाली विविध परिस्थितीत एचपीएमसी जलीय सोल्यूशन्सच्या चिकटपणाच्या वैशिष्ट्यांचा सारांश देणारी एक टेबल आहे:

ची व्हिस्कोसिटी वैशिष्ट्येएचपीएमसीएकाग्रता, आण्विक वजन, तापमान आणि कातरणे दर यासह अनेक घटकांद्वारे जलीय समाधानावर परिणाम होतो. एचपीएमसी ही एक अत्यंत अष्टपैलू सामग्री आहे आणि या पॅरामीटर्समध्ये समायोजित करून विशिष्ट अनुप्रयोगांसाठी त्याचे रिओलॉजिकल गुणधर्म तयार केले जाऊ शकतात. या घटकांना समजून घेतल्यास फार्मास्युटिकल्सपासून ते अन्न आणि सौंदर्यप्रसाधनेपर्यंत विविध उद्योगांमध्ये किमासेल ® एचपीएमसीचा इष्टतम वापर करण्यास अनुमती मिळते. एचपीएमसी विरघळल्या गेलेल्या अटींमध्ये फेरफार करून, उत्पादक त्यांच्या विशिष्ट गरजेसाठी इच्छित चिकटपणा आणि प्रवाह गुणधर्म साध्य करू शकतात.