Karatteristiċi tal-viskożità ta 'soluzzjoni milwiema hydroxypropyl metilcellulose (HPMC)

Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC)huwa polimeru li jinħall fl-ilma użat ħafna b'varjetà ta 'applikazzjonijiet, partikolarment fil-farmaċewtiċi, l-ikel u l-prodotti kosmetiċi. L-abbiltà tagħha li tifforma soluzzjonijiet ħoxnin u simili għall-ġel meta mħallta ma 'l-ilma tagħmilha ingredjent versatili. Il-viskożità tas-soluzzjonijiet Kimacell®HPMC għandha rwol kruċjali fid-determinazzjoni tal-prestazzjoni tagħhom f'formulazzjonijiet differenti. Li tifhem il-karatteristiċi tal-viskożità ta 'soluzzjonijiet milwiema HPMC hija essenzjali għall-ottimizzazzjoni tal-użu tagħhom f'diversi industriji.

1. Introduzzjoni għal hydroxypropyl methylcellulose (HPMC)

Hydroxypropyl methylcellulose huwa derivattiv semi-sintetiku taċ-ċelluloża. Huwa prodott mis-sostituzzjoni taċ-ċelluloża bi gruppi hydroxypropyl u gruppi tal-metil. Il-proporzjon ta 'dawn is-sostituzzjonijiet jista' jvarja, li jwassal għal gradi differenti ta 'HPMC b'karatteristiċi distinti, inkluża l-viskożità. L-istruttura tipika ta 'HPMC tikkonsisti minn sinsla taċ-ċelluloża bi gruppi hydroxypropyl u metil imwaħħlin ma' l-unitajiet tal-glukosju.

HPMC jintuża f'varjetà ta 'industriji minħabba l-bijokompatibilità tiegħu, il-kapaċità li jiffurmaw ġellijiet, u faċilità ta' solubilità fl-ilma. F'soluzzjonijiet milwiema, HPMC iġib ruħu bħala polimeru mhux joniku u li jinħall fl-ilma li jinfluwenza b'mod sinifikanti l-proprjetajiet reoloġiċi tas-soluzzjoni, partikolarment il-viskożità.

2. Karatteristiċi tal-viskożità tas-soluzzjonijiet tal-HPMC

Il-viskożità tas-soluzzjonijiet HPMC hija influwenzata minn diversi fatturi, inkluża l-konċentrazzjoni ta 'HPMC, il-piż molekulari tal-polimeru, it-temperatura, u l-preżenza ta' mluħa jew soluti oħra. Hawn taħt jinsabu l-fatturi primarji li jirregolaw il-karatteristiċi tal-viskożità ta 'HPMC f'soluzzjonijiet milwiema:

Konċentrazzjoni ta 'HPMC: Il-viskożità tiżdied hekk kif tiżdied il-konċentrazzjoni ta 'HPMC. F'konċentrazzjonijiet ogħla, il-molekuli HPMC jinteraġixxu b'mod aktar sinifikanti ma 'xulxin, u jwasslu għal reżistenza ogħla għall-fluss.

Piż molekulari ta 'HPMC: Il-viskożità tas-soluzzjonijiet HPMC hija korrelata sew mal-piż molekulari tal-polimeru. Gradi HPMC b'piż molekulari ogħla għandhom it-tendenza li jipproduċu soluzzjonijiet aktar viskużi. Dan minħabba li molekuli tal-polimeru akbar joħolqu reżistenza aktar sinifikanti għall-fluss minħabba ż-żieda fit-tħabbil u l-frizzjoni tagħhom.

Temperatura: Il-viskożità tipikament tonqos hekk kif tiżdied it-temperatura. Dan minħabba li temperaturi ogħla jirriżultaw fit-tnaqqis tal-forzi intermolekulari bejn il-molekuli HPMC, u b'hekk inaqqsu l-kapaċità tagħhom li jirreżistu l-fluss.

Rata ta 'shear: Il-viskożità tas-soluzzjonijiet HPMC hija dipendenti mir-rata ta 'shear, partikolarment fi fluwidi mhux Newtonjani, li hija tipika ta' soluzzjonijiet ta 'polimeri. B'rati baxxi ta 'shear, is-soluzzjonijiet HPMC juru viskożità għolja, filwaqt li b'rati għoljin ta' shear, il-viskożità tonqos minħabba l-imġieba tat-tnaqqija tal-shear.

Effett tas-saħħa jonika: Il-preżenza ta 'elettroliti (bħal mluħa) fis-soluzzjoni tista' tbiddel il-viskożità. Xi mluħa jistgħu jiġu skrinjati l-forzi repulsivi bejn il-ktajjen tal-polimeri, u jikkawżawhom jiġbru u jirriżultaw fi tnaqqis fil-viskożità.

3. Viskożità vs Konċentrazzjoni: Osservazzjonijiet Esperimentali

Xejra ġenerali osservata fl-esperimenti hija li l-viskożità ta 'soluzzjonijiet milwiema HPMC tiżdied b'mod esponenzjali maż-żieda tal-konċentrazzjoni tal-polimeru. Ir-relazzjoni bejn il-viskożità u l-konċentrazzjoni tista 'tiġi deskritta bl-ekwazzjoni empirika li ġejja, li ħafna drabi tintuża għal soluzzjonijiet ta' polimeri konċentrati:

η = acn \ eta = ac ^ nη = acn

Fejn:

η \ etaη hija l-viskożità

CCC hija l-konċentrazzjoni ta 'HPMC

AAA u NNN huma kostanti empiriċi li jiddependu fuq it-tip speċifiku ta 'HPMC u l-kundizzjonijiet tas-soluzzjoni.

Għal konċentrazzjonijiet aktar baxxi, ir-relazzjoni hija lineari, iżda hekk kif il-konċentrazzjoni tiżdied, il-viskożità titla 'sewwa, li tirrifletti l-interazzjoni miżjuda bejn il-katini tal-polimeri.

4. Viskożità vs piż molekulari

Il-piż molekulari ta 'kimacell®hpmc għandu rwol kruċjali fil-karatteristiċi tal-viskożità tiegħu. Polimeri HPMC b'piż molekulari ogħla għandhom it-tendenza li jiffurmaw soluzzjonijiet aktar viskużi f'konċentrazzjonijiet aktar baxxi meta mqabbla ma 'gradi ta' piż molekulari aktar baxxi. Il-viskożità ta 'soluzzjonijiet magħmula minn HPMC b'piż għoli molekulari tista' tkun sa diversi ordnijiet ta 'kobor ogħla minn dik ta' soluzzjonijiet magħmula minn HPMC b'piż molekulari aktar baxx.

Pereżempju, soluzzjoni ta 'HPMC b'piż molekulari ta' 100,000 DA għandha turi viskożità ogħla minn waħda b'piż molekulari ta '50,000 DA fl-istess konċentrazzjoni.

5. Effett tat-temperatura fuq il-viskożità

It-temperatura għandha effett sinifikanti fuq il-viskożità tas-soluzzjonijiet HPMC. Iż-żieda fit-temperatura twassal għal tnaqqis fil-viskożità tas-soluzzjoni. Dan huwa dovut primarjament għall-moviment termali tal-ktajjen tal-polimeri, li jġegħelhom jiċċaqalqu aktar liberament, u jnaqqsu r-reżistenza tagħhom għall-fluss. L-effett tat-temperatura fuq il-viskożità ħafna drabi huwa kwantifikat bl-użu ta 'ekwazzjoni tat-tip arrhenius:

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

Fejn:

η (t) \ eta (t) η (t) hija l-viskożità fit-temperatura TTT

η0 \ eta_0η0 huwa l-fattur pre-esponenzjali (viskożità f'temperatura infinita)

EAE_AEA hija l-enerġija tal-attivazzjoni

RRR hija l-kostanti tal-gass

TTT hija t-temperatura assoluta

6. Imġieba reoloġika

Ir-reoloġija ta 'soluzzjonijiet milwiema ta' HPMC hija spiss deskritta bħala mhux Newtonjana, li jfisser li l-viskożità tas-soluzzjoni mhix kostanti iżda tvarja mar-rata ta 'shear applikata. B'rati baxxi ta 'shear, is-soluzzjonijiet HPMC juru viskożità relattivament għolja minħabba t-tqabbil ta' ktajjen tal-polimeri. Madankollu, hekk kif ir-rata ta 'shear tiżdied, il-viskożità tonqos - fenomenu magħruf bħala tnaqqija ta' shear.

Din l-imġieba li tnaqqas il-shear hija tipika ta 'ħafna soluzzjonijiet ta' polimeri, inkluż HPMC. Id-dipendenza tar-rata tal-shear tal-viskożità tista 'tiġi deskritta bl-użu tal-mudell tal-liġi tal-enerġija:

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

Fejn:

γ˙ \ dot {\ gamma} γ˙ hija r-rata ta 'shear

KKK huwa l-indiċi tal-konsistenza

nnn huwa l-indiċi tal-imġieba tal-fluss (b'N <1n <1n <1 għat-tnaqqija tal-shear)

7. Viskożità ta 'Soluzzjonijiet HPMC: Tabella Sommarja

Hawn taħt hawn tabella li tiġbor fil-qosor il-karatteristiċi tal-viskożità ta 'soluzzjonijiet milwiema HPMC taħt diversi kundizzjonijiet:

Il - karatteristiċi tal-viskożità ta 'HPMCSoluzzjonijiet milwiema huma influwenzati minn diversi fatturi, inklużi konċentrazzjoni, piż molekulari, temperatura, u rata ta 'shear. HPMC huwa materjal versatili ħafna, u l-proprjetajiet reoloġiċi tiegħu jistgħu jiġu mfassla għal applikazzjonijiet speċifiċi billi jiġu aġġustati dawn il-parametri. Li tifhem dawn il-fatturi tippermetti l-użu ottimali ta 'Kimacell®HPMC f'diversi industriji, minn farmaċewtiċi għal ikel u kożmetiċi. Billi jimmanipulaw il-kundizzjonijiet li taħthom l-HPMC jinħall, il-manifatturi jistgħu jiksbu l-viskożità u l-proprjetajiet tal-fluss mixtieqa għall-bżonnijiet speċifiċi tagħhom.