Hydroksypropylmetylcellulose (HPMC) er en viktig vannløselig polymer som er mye brukt i legemidler, mat, belegg, byggematerialer og andre felt. Løsningsviskositeten til HPMC er en nøkkelfaktor som påvirker ytelsen og bruken, og temperaturen har en betydelig innvirkning på viskositeten til HPMC vandig løsning.
1. Viskositetsegenskaper for HPMC-løsning
HPMC er et polymermateriale med termisk reversible oppløsningsegenskaper. Når HPMC oppløses i vann, viser den dannede vandige løsningen ikke-newtonske væskeegenskaper, det vil si at løsningens viskositet endres med endringer i skjærhastighet. Ved normal temperatur oppfører HPMC-løsninger seg vanligvis som pseudoplastiske væsker, det vil si at de har høyere viskositet ved lave skjærhastigheter, og viskositeten avtar når skjærhastigheten øker.
2. Effekten av temperatur på viskositeten til HPMC-løsningen
Temperaturendringer har to hovedpåvirkningsmekanismer på viskositeten til HPMC vandige løsninger: økt termisk bevegelse av molekylkjeder og endringer i løsningsinteraksjoner.
(1) Termisk bevegelse av molekylkjeder øker
Når temperaturen øker, øker den termiske bevegelsen til HPMC-molekylkjeden, noe som fører til at hydrogenbindingene og van der Waals-kreftene mellom molekylene svekkes og løsningens fluiditet øker. Viskositeten til løsningen avtar på grunn av redusert sammenfiltring og fysisk tverrbinding mellom molekylkjeder. Derfor viser HPMC vandige løsninger lavere viskositet ved høyere temperaturer.
(2) Endringer i løsningsinteraksjon
Temperaturendringer kan påvirke løseligheten til HPMC-molekyler i vann. HPMC er en polymer med termogelerende egenskaper, og dens løselighet i vann endres betydelig med temperaturen. Ved lavere temperaturer danner de hydrofile gruppene på HPMC-molekylkjeden stabile hydrogenbindinger med vannmolekyler, og opprettholder dermed god løselighet og høy viskositet. Imidlertid, når temperaturen stiger til et visst nivå, forsterkes den hydrofobe interaksjonen mellom HPMC-molekylkjeder, noe som fører til dannelsen av en tredimensjonal nettverksstruktur eller gelering i løsningen, noe som får løsningens viskositet til å plutselig øke under visse forhold. Dette fenomenet kalles Det er et "termisk gel"-fenomen.
3. Eksperimentell observasjon av temperatur på HPMC-løsningens viskositet
Eksperimentelle studier har vist at innenfor et konvensjonelt temperaturområde (f.eks. 20°C til 40°C), synker viskositeten til HPMC vandige løsninger gradvis med økende temperatur. Dette er fordi høyere temperaturer øker den kinetiske energien til molekylære kjeder og reduserer intermolekylære interaksjoner, og reduserer dermed den indre friksjonen til løsningen. Men når temperaturen fortsetter å øke til det termiske gelpunktet til HPMC (vanligvis mellom 60 °C og 90 °C, avhengig av substitusjonsgraden og molekylvekten til HPMC), øker løsningens viskositet plutselig. Forekomsten av dette fenomenet er relatert til gjensidig sammenfiltring og aggregering av HPMC-molekylkjeder.
4. Sammenheng mellom temperatur og HPMC strukturelle parametere
Løsningsviskositeten til HPMC påvirkes ikke bare av temperatur, men er også nært knyttet til dens molekylære struktur. For eksempel har substitusjonsgraden (dvs. innholdet av hydroksypropyl- og metylsubstituenter) og molekylvekten til HPMC en betydelig innvirkning på dens termiske geloppførsel. HPMC med høy substitusjonsgrad opprettholder en lavere viskositet i et bredere temperaturområde på grunn av sine mer hydrofile grupper, mens HPMC med lav substitusjonsgrad er mer sannsynlig å danne termiske geler. I tillegg er det mer sannsynlig at HPMC-løsninger med høyere molekylvekt øker i viskositet ved høye temperaturer.
5. Industrielle og praktiske anvendelseshensyn
I praktiske applikasjoner må passende HPMC-varianter velges i henhold til spesifikke temperaturforhold. For eksempel, i høytemperaturmiljøer, må HPMC med høyere temperaturmotstand velges for å unngå termisk geldannelse. Under lave temperaturforhold må løseligheten og viskositetsstabiliteten til HPMC vurderes.
Effekten av temperatur på viskositeten til HPMC vandig løsning har viktig praktisk betydning. På det farmasøytiske feltet brukes HPMC ofte som et forsinket frigjøringsmateriale for farmasøytiske preparater, og dets viskositetsegenskaper påvirker direkte medikamentfrigjøringshastigheten. I næringsmiddelindustrien brukes HPMC til å forbedre teksturen og stabiliteten til produktene, og temperaturavhengigheten til løsningens viskositet må justeres i henhold til prosesseringstemperaturen. I byggematerialer brukes HPMC som fortykningsmiddel og vannholdende middel, og dets viskositetsegenskaper påvirker konstruksjonsytelse og materialstyrke.
Effekten av temperatur på viskositeten til HPMC vandig løsning er en kompleks prosess som involverer termisk bevegelse av molekylkjeden, løsningsinteraksjon og de strukturelle egenskapene til polymeren. Totalt sett synker viskositeten til HPMC vandige løsninger generelt med økende temperatur, men i visse temperaturområder kan termisk gelering forekomme. Å forstå denne egenskapen har viktig veiledende betydning for praktisk anvendelse og prosessoptimalisering av HPMC.
Innleggstid: Jul-10-2024