Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) to półsyntetyczny, rozpuszczalny w wodzie polimer otrzymywany z celulozy. Jest szeroko stosowany w różnych gałęziach przemysłu, m.in. farmaceutycznym, spożywczym, budowlanym i kosmetycznym, ze względu na swoje unikalne właściwości, takie jak zagęszczanie, wiązanie, błonotwórczość i stabilizacja. Należy jednak zauważyć, że HPMC nie ma określonej temperatury topnienia, ponieważ nie podlega prawdziwemu procesowi topienia, jak materiały krystaliczne. Zamiast tego pod wpływem ogrzewania ulega procesowi degradacji termicznej.
1. Właściwości HPMC:
HPMC to biały lub prawie biały, bezwonny proszek, rozpuszczalny w wodzie i wielu rozpuszczalnikach organicznych. Jego właściwości różnią się w zależności od czynników, takich jak stopień podstawienia (DS), masa cząsteczkowa i rozkład wielkości cząstek. Ogólnie rzecz biorąc, wykazuje następujące cechy:
Charakter niejonowy: HPMC nie przenosi w roztworze żadnego ładunku elektrycznego, dzięki czemu jest kompatybilny z szeroką gamą innych materiałów.
Tworzenie błony: HPMC może po wyschnięciu tworzyć przezroczyste, elastyczne błony, które znajdują zastosowanie w powłokach, błonach i postaciach dawkowania o kontrolowanym uwalnianiu w farmaceutykach.
Środek zagęszczający: nadaje lepkość roztworom, dzięki czemu jest przydatny w produktach spożywczych, kosmetykach i farmaceutykach.
Hydrofilowy: HPMC ma duże powinowactwo do wody, co wpływa na jego rozpuszczalność i właściwości błonotwórcze.
2. Synteza HPMC:
HPMC syntetyzuje się w wyniku szeregu reakcji chemicznych z udziałem celulozy, tlenku propylenu i chlorku metylu. Proces polega na eteryfikacji celulozy tlenkiem propylenu, a następnie metylacji chlorkiem metylu. Stopień podstawienia (DS) grup hydroksypropylowych i metoksylowych można kontrolować, aby dostosować właściwości powstałego HPMC.
3. Zastosowania HPMC:
Przemysł farmaceutyczny: HPMC jest szeroko stosowana jako substancja pomocnicza w preparatach farmaceutycznych, w tym w tabletkach, kapsułkach, roztworach okulistycznych i postaciach dawkowania o kontrolowanym uwalnianiu.
Przemysł spożywczy: Stosuje się go jako zagęszczacz, stabilizator i emulgator w produktach spożywczych, takich jak sosy, zupy, lody i wyroby piekarnicze.
Przemysł budowlany: HPMC dodaje się do produktów na bazie cementu w celu poprawy urabialności, zatrzymywania wody i przyczepności. Jest również stosowany w klejach do płytek, zaprawach i tynkach.
Przemysł kosmetyczny: HPMC jest stosowany w różnych preparatach kosmetycznych, takich jak kremy, balsamy i szampony ze względu na jego właściwości zagęszczające i stabilizujące.
4. Zachowanie termiczne HPMC:
Jak wspomniano wcześniej, HPMC nie ma określonej temperatury topnienia ze względu na jego amorficzny charakter. Zamiast tego ulega degradacji termicznej po podgrzaniu. Proces degradacji polega na zerwaniu wiązań chemicznych w łańcuchu polimeru, co prowadzi do powstania lotnych produktów rozkładu.
Temperatura degradacji HPMC zależy od kilku czynników, w tym od masy cząsteczkowej, stopnia podstawienia i obecności dodatków. Zazwyczaj degradacja termiczna HPMC rozpoczyna się w temperaturze około 200°C i postępuje wraz ze wzrostem temperatury. Profil degradacji może się znacznie różnić w zależności od konkretnego gatunku HPMC i szybkości ogrzewania.
Podczas degradacji termicznej HPMC ulega kilku równoczesnym procesom, w tym odwodnieniu, depolimeryzacji i rozkładowi grup funkcyjnych. Głównymi produktami rozkładu są woda, dwutlenek węgla, tlenek węgla, metanol i różne węglowodory.
5. Techniki analizy termicznej dla HPMC:
Zachowanie termiczne HPMC można badać przy użyciu różnych technik analitycznych, w tym:
Analiza termograwimetryczna (TGA): TGA mierzy utratę masy próbki w funkcji temperatury, dostarczając informacji o jej stabilności termicznej i kinetyce rozkładu.
Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC): DSC mierzy przepływ ciepła do lub z próbki w funkcji temperatury, umożliwiając scharakteryzowanie przejść fazowych i zdarzeń termicznych, takich jak topienie i degradacja.
Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR): FTIR można stosować do monitorowania zmian chemicznych w HPMC podczas degradacji termicznej poprzez analizę zmian w grupach funkcyjnych i strukturze molekularnej.
6. Wniosek:
HPMC to wszechstronny polimer o szerokim zastosowaniu w farmacji, żywności, budownictwie i kosmetykach. W przeciwieństwie do materiałów krystalicznych HPMC nie ma określonej temperatury topnienia, ale pod wpływem ogrzewania ulega degradacji termicznej. Temperatura degradacji zależy od różnych czynników i zazwyczaj zaczyna się od około 200°C. Zrozumienie zachowania termicznego HPMC jest niezbędne do prawidłowego obchodzenia się z nim i przetwarzania w różnych gałęziach przemysłu.
Czas publikacji: 09 marca 2024 r