Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is een multifunctioneel polymeer afgeleid van cellulose dat vanwege zijn unieke eigenschappen veel wordt gebruikt in verschillende industrieën. De verbinding wordt gesynthetiseerd door een reeks chemische modificaties van cellulose, een natuurlijk polymeer dat voorkomt in plantencelwanden.
grondstof:
Bron: Cellulose is de belangrijkste grondstof van HPMC, die overvloedig aanwezig is in de natuur en wordt gewonnen uit planten. Houtpulp en katoenlinters zijn de meest voorkomende bronnen van cellulose.
Isolatie: Het extractieproces omvat het afbreken van de plantencelwanden en het scheiden van de cellulosevezels. Hiervoor kunnen verschillende chemische en mechanische methoden worden gebruikt.
Propyleenoxide:
Bron: Propyleenoxide is een organische verbinding afgeleid van petrochemische bronnen.
Functie: Propyleenoxide wordt gebruikt om hydroxypropylgroepen in cellulosemoleculen te introduceren tijdens het syntheseproces, waardoor de wateroplosbaarheid wordt verbeterd en de fysische eigenschappen van de resulterende HPMC veranderen.
Methylchloride:
Bron: Methylchloride is een gechloreerde koolwaterstof die kan worden gesynthetiseerd uit methanol.
Functie: Methylchloride wordt gebruikt om methylgroepen in cellulosemoleculen te introduceren, wat bijdraagt aan de algehele hydrofobiciteit van HPMC.
Natriumhydroxide (NaOH):
Bron: Natriumhydroxide, ook bekend als bijtende soda, is een sterke base en is in de handel verkrijgbaar.
Functie: NaOH wordt gebruikt om de reactie te katalyseren en de pH-waarde van het reactiemengsel tijdens het syntheseproces aan te passen.
Synthese:
De synthese van HPMC omvat verschillende stappen en het reactieschema kan als volgt worden samengevat:
Alkaliserend:
Cellulose wordt behandeld met natriumhydroxide om alkalische cellulose te produceren.
Alkalicellulose wordt vervolgens gereageerd met propyleenoxide om hydroxypropylgroepen te introduceren.
Methylering:
Gehydroxypropyleerde cellulose wordt verder gereageerd met methylchloride om methylgroepen te introduceren.
Deze stap geeft het polymeer extra stabiliteit en hydrofobiciteit.
Neutralisatie en filtering:
Het reactiemengsel werd geneutraliseerd om overmaat base te verwijderen.
Filtratie werd uitgevoerd om de gemodificeerde cellulose te isoleren.
Wassen en drogen:
Het afgescheiden product wordt gewassen en vervolgens gedroogd, waarbij hydroxypropylmethylcellulose in poeder- of korrelvorm wordt verkregen.
Karakteristieke oplosbaarheid van HPMC:
HPMC is in water oplosbaar en de oplosbaarheid ervan kan worden aangepast afhankelijk van de mate van substitutie van hydroxypropyl- en methylgroepen.
Filmvormend vermogen:
HPMC vormt flexibele, transparante films die geschikt zijn voor toepassingen in de farmaceutische en voedingsmiddelenindustrie.
Viscositeit:
De viscositeit van de HPMC-oplossing kan worden gecontroleerd en wordt vaak gebruikt als verdikkingsmiddel en geleermiddel in verschillende formuleringen.
Thermische gelering:
Bepaalde soorten HPMC vertonen thermogelerende eigenschappen, waarbij bij verhitting een gel wordt gevormd en bij afkoeling terugkeert naar een oplossing.
Oppervlakteactiviteit:
HPMC kan worden gebruikt als oppervlakteactieve stof en de oppervlakteactiviteit ervan wordt beïnvloed door de mate van substitutie.
Toegepaste medicijnen van HPMC:
HPMC wordt veel gebruikt in farmaceutische formuleringen als bindmiddelen, desintegratiemiddelen en middelen met gecontroleerde afgifte in tabletten en capsules.
Bouwsector:
In de bouwsector wordt HPMC gebruikt als verdikkingsmiddel in cementgebaseerde producten zoals mortels en tegellijmen.
voedingsindustrie:
HPMC wordt in de voedingsmiddelenindustrie gebruikt als verdikkingsmiddel, emulgator en stabilisator in een verscheidenheid aan producten, waaronder sauzen, desserts en ijs.
Producten voor persoonlijke verzorging:
In cosmetica en producten voor persoonlijke verzorging wordt HPMC gebruikt in formuleringen zoals crèmes, lotions en shampoos vanwege de verdikkende en stabiliserende eigenschappen.
Verven en coatings:
HPMC wordt toegevoegd aan verven en coatings om de viscositeit te controleren, de applicatie-eigenschappen te verbeteren en de filmvormende eigenschappen te verbeteren.
Oftalmische oplossingen:
HPMC wordt gebruikt in oogdruppels en kunsttranen vanwege de biocompatibiliteit en mucoadhesieve eigenschappen.
tot slot:
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is een opmerkelijk polymeer dat wordt gesynthetiseerd uit de hernieuwbare grondstof cellulose. De multifunctionele eigenschappen en het brede scala aan toepassingen maken het tot een belangrijk ingrediënt in verschillende industrieën, van de farmaceutische industrie tot de bouw en de voeding. Door zorgvuldige selectie van grondstoffen en controle van syntheseparameters kunnen HPMC's met aangepaste eigenschappen worden geproduceerd om aan de specifieke behoeften van verschillende toepassingen te voldoen. Naarmate de technologie en behoeften blijven evolueren, zal HPMC waarschijnlijk een belangrijke speler blijven in innovatie en duurzame productontwikkeling in alle sectoren.
Posttijd: 18 december 2023