Ciri -ciri kelikatan hidroksipropil methylcellulose (HPMC) larutan akueus

Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC)adalah polimer larut air yang digunakan secara meluas dengan pelbagai aplikasi, terutamanya dalam farmaseutikal, makanan, dan produk kosmetik. Keupayaannya untuk membentuk penyelesaian yang tebal, seperti gel apabila dicampur dengan air menjadikannya bahan yang serba boleh. Kelikatan penyelesaian Kimacell®HPMC memainkan peranan penting dalam menentukan prestasi mereka dalam formulasi yang berbeza. Memahami ciri -ciri kelikatan penyelesaian berair HPMC adalah penting untuk mengoptimumkan penggunaannya dalam pelbagai industri.

1. Pengenalan kepada Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC)

Hydroxypropyl methylcellulose adalah derivatif separa sintetik selulosa. Ia dihasilkan oleh penggantian selulosa dengan kumpulan hidroksipropil dan kumpulan metil. Nisbah penggantian ini boleh berbeza -beza, yang membawa kepada gred HPMC yang berbeza dengan ciri -ciri yang berbeza, termasuk kelikatan. Struktur tipikal HPMC terdiri daripada tulang belakang selulosa dengan kumpulan hidroksipropil dan metil yang dilampirkan pada unit glukosa.

HPMC digunakan dalam pelbagai industri kerana biokompatibiliti, keupayaan untuk membentuk gel, dan kemudahan kelarutan dalam air. Dalam larutan akueus, HPMC bertindak sebagai polimer bukan larut air yang tidak menentu yang mempengaruhi sifat rheologi penyelesaian, terutamanya kelikatan.

2. Ciri -ciri kelikatan penyelesaian HPMC

Kelikatan penyelesaian HPMC dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk kepekatan HPMC, berat molekul polimer, suhu, dan kehadiran garam atau larutan lain. Berikut adalah faktor utama yang mengawal ciri kelikatan HPMC dalam penyelesaian berair:

Kepekatan HPMC: Kelikatan meningkat apabila kepekatan HPMC meningkat. Pada kepekatan yang lebih tinggi, molekul HPMC berinteraksi dengan lebih ketara antara satu sama lain, yang membawa kepada rintangan yang lebih tinggi untuk mengalir.

Berat molekul HPMC: Kelikatan penyelesaian HPMC sangat dikaitkan dengan berat molekul polimer. Berat molekul yang lebih tinggi gred HPMC cenderung menghasilkan lebih banyak penyelesaian likat. Ini adalah kerana molekul polimer yang lebih besar menghasilkan rintangan yang lebih ketara untuk mengalir disebabkan oleh peningkatan dan geseran mereka.

Suhu: Kelikatan biasanya berkurangan apabila suhu meningkat. Ini kerana suhu yang lebih tinggi mengakibatkan pengurangan daya intermolecular antara molekul HPMC, sehingga mengurangkan keupayaan mereka untuk menahan aliran.

Kadar ricih: Kelikatan penyelesaian HPMC adalah bergantung kepada kadar ricih, terutamanya dalam cecair bukan Newtonian, yang tipikal penyelesaian polimer. Pada kadar ricih yang rendah, penyelesaian HPMC mempamerkan kelikatan yang tinggi, manakala pada kadar ricih yang tinggi, kelikatan berkurangan akibat tingkah laku penipisan ricih.

Kesan kekuatan ionik: Kehadiran elektrolit (seperti garam) dalam larutan dapat mengubah kelikatan. Sesetengah garam boleh menyaring daya yang menjijikkan di antara rantai polimer, menyebabkan mereka agregat dan mengakibatkan penurunan kelikatan.

3. Kelikatan vs kepekatan: pemerhatian eksperimen

Trend umum yang diperhatikan dalam eksperimen adalah bahawa kelikatan penyelesaian berair HPMC meningkat dengan pesat dengan peningkatan kepekatan polimer. Hubungan antara kelikatan dan kepekatan dapat diterangkan oleh persamaan empirikal berikut, yang sering digunakan untuk penyelesaian polimer pekat:

η = acn \ eta = ac^nη = acn

Di mana:

η \ eta η adalah kelikatan

CCC adalah kepekatan hpmc

AAA dan NNN adalah pemalar empirikal yang bergantung kepada jenis HPMC tertentu dan keadaan penyelesaiannya.

Untuk kepekatan yang lebih rendah, hubungannya adalah linear, tetapi apabila kepekatan meningkat, kelikatan meningkat dengan tajam, mencerminkan peningkatan interaksi antara rantai polimer.

4. Kelikatan vs berat molekul

Berat molekul Kimacell®HPMC memainkan peranan penting dalam ciri kelikatannya. Polimer HPMC berat molekul yang lebih tinggi cenderung membentuk lebih banyak penyelesaian likat pada kepekatan yang lebih rendah berbanding dengan gred berat molekul yang lebih rendah. Kelikatan penyelesaian yang diperbuat daripada HPMC berat molekul tinggi boleh sampai ke beberapa pesanan magnitud yang lebih tinggi daripada penyelesaian yang dibuat dari HPMC berat molekul rendah.

Sebagai contoh, penyelesaian HPMC dengan berat molekul 100,000 DA akan mempamerkan kelikatan yang lebih tinggi daripada satu dengan berat molekul 50,000 DA pada kepekatan yang sama.

5. Kesan suhu pada kelikatan

Suhu mempunyai kesan yang signifikan terhadap kelikatan penyelesaian HPMC. Peningkatan suhu membawa kepada pengurangan kelikatan penyelesaian. Ini terutamanya disebabkan oleh gerakan terma rantai polimer, yang menyebabkan mereka bergerak dengan lebih bebas, mengurangkan ketahanan mereka untuk mengalir. Kesan suhu pada kelikatan sering diukur menggunakan persamaan jenis Arrhenius:

η (t) = η0eeart \ eta (t) = \ eta_0 e^{\ frac {e_a} {rt}} η (t) = η0 ertea

Di mana:

η (t) \ eta (t) η (t) adalah kelikatan pada suhu TTT

η0 \ eta_0 η0 adalah faktor pra-eksponen (kelikatan pada suhu tak terhingga)

Eae_aea adalah tenaga pengaktifan

RRR adalah pemalar gas

TTT adalah suhu mutlak

6. Tingkah laku rheologi

Rheologi penyelesaian berair HPMC sering digambarkan sebagai bukan Newtonian, yang bermaksud kelikatan penyelesaiannya tidak tetap tetapi berbeza dengan kadar ricih yang digunakan. Pada kadar ricih yang rendah, penyelesaian HPMC mempamerkan kelikatan yang agak tinggi disebabkan oleh rantaian polimer. Walau bagaimanapun, apabila kadar ricih meningkat, kelikatan berkurangan -fenomena yang dikenali sebagai penipisan ricih.

Tingkah laku penipisan ricih ini adalah tipikal dari banyak penyelesaian polimer, termasuk HPMC. Ketergantungan kadar ricih kelikatan dapat diterangkan menggunakan model kuasa undang-undang:

η (γ˙) = kγ˙n-1 \ eta (\ dot {\ gamma}) = k \ dot {\ gamma}^{n-1} η (γ˙) = kγ˙ n-1

Di mana:

γ˙ \ dot {\ gamma} γ˙ adalah kadar ricih

KKK adalah indeks konsistensi

NNN adalah indeks tingkah laku aliran (dengan n <1n <1n <1 untuk penipisan ricih)

7. Kelikatan Penyelesaian HPMC: Jadual Ringkasan

Berikut adalah jadual yang meringkaskan ciri -ciri kelikatan penyelesaian berair HPMC di bawah pelbagai keadaan:

Ciri kelikatanHPMCPenyelesaian berair dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk kepekatan, berat molekul, suhu, dan kadar ricih. HPMC adalah bahan yang sangat serba boleh, dan sifat rheologinya boleh disesuaikan untuk aplikasi tertentu dengan menyesuaikan parameter ini. Memahami faktor -faktor ini membolehkan penggunaan optimum kimacell®HPMC dalam pelbagai industri, dari farmaseutikal hingga makanan dan kosmetik. Dengan memanipulasi syarat -syarat di mana HPMC dibubarkan, pengeluar dapat mencapai kelikatan dan sifat aliran yang dikehendaki untuk keperluan khusus mereka.