Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC) ialah derivatif selulosa penting dengan pelbagai aplikasi dalam banyak industri. Ia mempunyai sifat fizikal dan kimia yang sangat baik, ketoksikan rendah, dan mesra alam.
1. Sifat asas HPMC
Struktur kimia dan sifat fizikal
HPMC ialah eter selulosa bukan ionik yang diperoleh melalui pengubahsuaian kimia selulosa semula jadi. Struktur asasnya terdiri daripada unit glukosa, yang dibentuk dengan menggantikan beberapa kumpulan hidroksil dengan kumpulan hidroksipropil dan metil. Bentuk fizikalnya kebanyakannya serbuk putih atau kuning sedikit, yang mudah larut dalam air sejuk dan panas untuk membentuk larutan likat yang telus atau sedikit keruh.
Berat molekul: HPMC mempunyai julat berat molekul yang luas, daripada berat molekul rendah (seperti 10,000 Da) kepada berat molekul tinggi (seperti 150,000 Da), dan sifat dan aplikasinya juga berubah dengan sewajarnya.
Keterlarutan: HPMC membentuk larutan koloid dalam air sejuk, tetapi tidak larut dalam beberapa pelarut organik, dan mempunyai keterlarutan dan kestabilan yang baik.
Kelikatan: Kelikatan ialah sifat penting HPMC, yang dipengaruhi oleh berat molekul dan jenis serta bilangan substituen. HPMC berkelikatan tinggi biasanya digunakan sebagai pemekat dan penstabil, manakala HPMC kelikatan rendah digunakan untuk fungsi pembentukan dan pengikatan filem.
Kestabilan kimia
HPMC mempunyai kestabilan kimia yang tinggi, boleh menahan hakisan asid, alkali dan pelarut organik biasa, dan tidak mudah terurai atau terurai. Ini membolehkan ia mengekalkan fungsinya dalam pelbagai persekitaran yang kompleks dan sesuai untuk pelbagai aplikasi perindustrian.
Biokompatibiliti
Oleh kerana HPMC berasal daripada selulosa semula jadi dan telah diubah suai secara sederhana, ia mempunyai biokompatibiliti yang baik dan ketoksikan yang rendah. Oleh itu, ia sering digunakan dalam makanan, perubatan dan kosmetik, memenuhi keperluan keselamatan.
2. Kaedah penyediaan HPMC
Penyediaan HPMC biasanya dibahagikan kepada tiga langkah:
Rawatan alkali: selulosa semulajadi dirawat dengan larutan alkali (biasanya natrium hidroksida) untuk membengkak dan meningkatkan kereaktifannya.
Tindak balas pengeteran: Di bawah keadaan beralkali, selulosa mengalami tindak balas pengeteran dengan metil klorida dan propilena oksida, memperkenalkan kumpulan metil dan hidroksipropil untuk membentuk hidroksipropil metilselulosa.
Pemurnian: Hasil sampingan tindak balas dan reagen sisa dikeluarkan melalui pencucian, penapisan dan pengeringan untuk mendapatkan HPMC tulen.
Dengan mengawal keadaan tindak balas (seperti suhu, masa, nisbah reagen, dll.), tahap penggantian dan berat molekul HPMC boleh diselaraskan untuk mendapatkan produk dengan sifat yang berbeza.
3. Bidang permohonan HPMC
Bahan binaan
Dalam industri pembinaan, HPMC digunakan secara meluas dalam mortar simen, produk gipsum, salutan, dll. Fungsi utamanya termasuk:
Penebalan dan pengekalan air: Dalam mortar dan salutan, HPMC boleh meningkatkan kelikatan dan meningkatkan prestasi pembinaan, sambil memberikan kesan pengekalan air yang baik dan mencegah keretakan pengecutan.
Memperbaiki lekatan: Menguatkan lekatan antara mortar dan substrat dan meningkatkan kualiti pembinaan.
Memperbaiki sifat pembinaan: Menjadikan pembinaan mortar dan salutan lebih mudah, memanjangkan masa terbuka dan meningkatkan kelicinan permukaan.
Industri farmaseutikal
Penggunaan HPMC dalam industri farmaseutikal terutamanya dicerminkan dalam penyediaan ubat, terutamanya tablet dan kapsul oral:
Bahan pelepasan terkawal: HPMC sering digunakan untuk menyediakan tablet keluaran terkawal, dan pelepasan perlahan ubat dicapai dengan melaraskan kadar pembubaran.
Pengikat tablet: Dalam pengeluaran tablet, HPMC boleh digunakan sebagai pengikat untuk memberikan kekerasan dan masa hancur tablet yang sesuai.
Salutan filem: digunakan sebagai bahan salutan untuk tablet untuk mengelakkan pengoksidaan dan hakisan lembapan ubat-ubatan dan meningkatkan kestabilan dan penampilan dadah.
Industri makanan
HPMC digunakan sebagai bahan tambahan makanan dalam industri makanan, memainkan peranan sebagai pemekat, pengemulsi, penstabil, dll.:
Pemekat: digunakan dalam produk tenusu, sos, dsb. untuk memberikan tekstur dan rasa yang ideal.
Pengemulsi: dalam minuman dan ais krim, ia membantu membentuk sistem pengemulsi yang stabil.
Bekas filem: dalam gula-gula dan kek, HPMC digunakan untuk salutan dan pencerah untuk menambah baik rupa dan tekstur makanan.
Kosmetik
Dalam kosmetik, HPMC digunakan untuk menyediakan emulsi, krim, gel, dsb.:
Penebalan dan penstabilan: dalam kosmetik, HPMC memberikan kelikatan dan kestabilan yang sesuai, meningkatkan tekstur dan kebolehtebaran.
Pelembap: boleh membentuk lapisan pelembap pada permukaan kulit untuk meningkatkan kesan pelembapan produk.
Bahan kimia harian
HPMC juga digunakan dalam produk kimia harian, seperti detergen, produk penjagaan diri, dsb.:
Penebal: dalam detergen, ia meningkatkan kelikatan produk untuk mengelakkan stratifikasi.
Ejen penggantungan: digunakan dalam sistem penggantungan untuk memberikan kestabilan penggantungan yang baik.
4. Kelebihan dan cabaran HPMC
Kelebihan
Serbaguna: HPMC mempunyai pelbagai fungsi dan boleh memainkan peranan yang berbeza dalam bidang yang berbeza, seperti penebalan, pengekalan air, penstabilan, dll.
Biokompatibiliti: Ketoksikan rendah dan biokompatibiliti yang baik menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam makanan dan perubatan.
Mesra alam: berasal daripada selulosa semula jadi, terbiodegradasi dan mesra alam.
Cabaran
Kos: Berbanding dengan beberapa bahan polimer sintetik, HPMC mempunyai kos yang lebih tinggi, yang mungkin mengehadkan penggunaannya yang meluas dalam aplikasi tertentu.
Proses pengeluaran: Proses penyediaan melibatkan tindak balas kimia yang kompleks dan langkah penulenan, yang perlu dikawal dengan ketat untuk memastikan kualiti produk.
5. Prospek masa hadapan
Dengan kemajuan sains dan teknologi, prospek aplikasi HPMC adalah sangat luas. Arah penyelidikan masa depan mungkin termasuk:
Pembangunan HPMC yang diubah suai: Melalui pengubahsuaian kimia dan teknologi komposit, derivatif HPMC dengan fungsi khusus dibangunkan untuk memenuhi keperluan aplikasi tertentu.
Proses penyediaan hijau: Penyelidikan proses penyediaan yang lebih mesra alam dan cekap untuk mengurangkan kos pengeluaran dan beban alam sekitar.
Bidang aplikasi baharu: Terokai aplikasi HPMC dalam bidang baru muncul, seperti biobahan, pembungkusan boleh terurai, dsb.
Sebagai terbitan selulosa yang penting, hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) mempunyai sifat fizikal dan kimia yang sangat baik, kawasan aplikasi yang pelbagai dan biokeserasian yang baik. Dalam pembangunan masa depan, melalui inovasi teknologi dan pengembangan aplikasi, HPMC dijangka memainkan kelebihan uniknya dalam lebih banyak bidang dan memberikan dorongan baharu untuk pembangunan perindustrian.
Masa siaran: Jun-25-2024