Z czego wykonana jest hydroksypropylometyloceluloza

Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) to półsyntetyczny polimer stosowany w wielu gałęziach przemysłu, w tym w budownictwie, przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i produktach higieny osobistej. Ceniony jest za zdolność poprawiania właściwości reologicznych preparatów, a także kompatybilność z innymi składnikami i niską toksyczność. Aby zrozumieć, jak powstaje HPMC, ważne jest najpierw zrozumienie struktury i właściwości celulozy.

Celuloza to długi łańcuch cząsteczek glukozy znajdujący się w ścianach komórkowych roślin. Cząsteczki glukozy są połączone ze sobą wiązaniami beta-1,4-glikozydowymi, tworząc liniowy łańcuch. Łańcuchy są następnie utrzymywane razem za pomocą wiązań wodorowych i sił Van der Waalsa, tworząc mocne, włókniste struktury. Celuloza jest najobficiej występującym związkiem organicznym na ziemi i ma szerokie zastosowanie, w tym w papierze, tekstyliach i materiałach budowlanych.

Chociaż celuloza ma wiele przydatnych właściwości, często jest zbyt sztywna i nierozpuszczalna, aby można ją było stosować w wielu preparatach. Aby pokonać te ograniczenia, naukowcy opracowali szereg modyfikowanych pochodnych celulozy, w tym HPMC. HPMC powstaje poprzez modyfikację naturalnej celulozy w szeregu reakcji chemicznych.

Pierwszym krokiem w wytwarzaniu HPMC jest otrzymanie celulozowego materiału wyjściowego. Można tego dokonać poprzez ekstrakcję celulozy ze źródeł roślinnych, takich jak miazga drzewna, bawełna lub bambus. Następnie celulozę traktuje się roztworem zasadowym, takim jak wodorotlenek sodu lub wodorotlenek potasu, w celu usunięcia zanieczyszczeń i rozbicia włókien celulozowych na mniejsze cząstki. Proces ten nazywany jest merceryzacją i sprawia, że ​​celuloza jest bardziej reaktywna i łatwiejsza do modyfikacji.

Po merceryzacji celulozę poddaje się reakcji z mieszaniną tlenku propylenu i chlorku metylu w celu wprowadzenia grup hydroksypropylowych i metylowych do szkieletu celulozy. Grupy hydroksypropylowe dodaje się w celu poprawy rozpuszczalności i właściwości zatrzymywania wody celulozy, podczas gdy grupy metylowe dodaje się w celu zwiększenia stabilności i zmniejszenia reaktywności celulozy. Reakcję zazwyczaj prowadzi się w obecności katalizatora, takiego jak wodorotlenek sodu lub wodorotlenek potasu, i w kontrolowanych warunkach temperatury, ciśnienia i czasu reakcji.

Stopień podstawienia (DS) HPMC odnosi się do liczby grup hydroksypropylowych i metylowych wprowadzonych do szkieletu celulozy. DS może się różnić w zależności od pożądanych właściwości HPMC i konkretnego zastosowania, do którego jest używany. Ogólnie rzecz biorąc, wyższe wartości DS powodują HPMC o niższej lepkości i szybszych szybkościach rozpuszczania, podczas gdy niższe wartości DS powodują HPMC o wyższej lepkości i wolniejszych szybkościach rozpuszczania.

Po zakończeniu reakcji powstały produkt oczyszcza się i suszy w celu wytworzenia proszku HPMC. Proces oczyszczania obejmuje usunięcie wszelkich nieprzereagowanych substancji chemicznych, pozostałości rozpuszczalników i innych zanieczyszczeń z HPMC. Zwykle odbywa się to poprzez kombinację etapów przemywania, filtrowania i suszenia.

Produkt końcowy to biały lub prawie biały proszek, który jest bezwonny i bez smaku. HPMC jest rozpuszczalny w wodzie i wielu rozpuszczalnikach organicznych i może tworzyć żele, filmy i inne struktury w zależności od warunków stosowania. Jest to polimer niejonowy, co oznacza, że ​​nie przenosi żadnego ładunku elektrycznego i jest ogólnie uważany za nietoksyczny i bezpieczny w szerokim zakresie zastosowań.

HPMC jest stosowany w szerokiej gamie preparatów, w tym farb, klejów, uszczelniaczy, farmaceutyków i produktów spożywczych. W zastosowaniach budowlanych HPMC jest często stosowany jako zagęszczacz, spoiwo i substancja błonotwórcza w produktach cementowych i na bazie gipsu, takich jak zaprawy, fugi i masy spoinujące.