Z čoho je vyrobená hydroxypropylmetylcelulóza

Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC) je polosyntetický polymér, ktorý sa používa v širokom spektre priemyselných odvetví vrátane stavebníctva, potravinárstva, farmácie a výrobkov osobnej starostlivosti. Je cenený pre svoju schopnosť zlepšovať reologické vlastnosti formulácií, ako aj kompatibilitu s inými zložkami a nízku toxicitu. Aby sme pochopili, ako sa vyrába HPMC, je dôležité najprv pochopiť štruktúru a vlastnosti celulózy.

Celulóza je dlhý reťazec molekúl glukózy, ktorý sa nachádza v bunkových stenách rastlín. Molekuly glukózy sú navzájom spojené beta-1,4-glykozidovými väzbami, ktoré tvoria lineárny reťazec. Reťazce sú potom držané pohromade vodíkovými väzbami a Van der Waalsovými silami, aby vytvorili silné, vláknité štruktúry. Celulóza je najrozšírenejšia organická zlúčenina na Zemi a používa sa v širokej škále aplikácií vrátane papiera, textílií a stavebných materiálov.

Hoci má celulóza mnoho užitočných vlastností, je často príliš tuhá a nerozpustná na to, aby sa dala použiť v mnohých prípravkoch. Na prekonanie týchto obmedzení vedci vyvinuli množstvo modifikovaných derivátov celulózy, vrátane HPMC. HPMC sa vyrába modifikáciou prírodnej celulózy prostredníctvom série chemických reakcií.

Prvým krokom pri výrobe HPMC je získanie východiskového celulózového materiálu. To sa dá dosiahnuť extrakciou celulózy z rastlinných zdrojov, ako je drevná buničina, bavlna alebo bambus. Na celulózu sa potom pôsobí alkalickým roztokom, ako je hydroxid sodný alebo hydroxid draselný, aby sa odstránili nečistoty a rozbili celulózové vlákna na menšie častice. Tento proces je známy ako mercerizácia a vďaka nemu je celulóza reaktívnejšia a ľahšie sa upravuje.

Po mercerizácii celulóza reaguje so zmesou propylénoxidu a metylchloridu, aby sa do hlavného reťazca celulózy zaviedli hydroxypropylové a metylové skupiny. Hydroxypropylové skupiny sa pridávajú na zlepšenie rozpustnosti a vlastností celulózy zadržiavania vody, zatiaľ čo metylové skupiny sa pridávajú na zvýšenie stability a zníženie reaktivity celulózy. Reakcia sa typicky uskutočňuje v prítomnosti katalyzátora, ako je hydroxid sodný alebo hydroxid draselný, a za kontrolovaných podmienok teploty, tlaku a reakčného času.

Stupeň substitúcie (DS) HPMC sa týka počtu hydroxypropylových a metylových skupín, ktoré sú zavedené na kostru celulózy. DS sa môže meniť v závislosti od požadovaných vlastností HPMC a špecifickej aplikácie, na ktorú sa používa. Vo všeobecnosti vyššie hodnoty DS vedú k HPMC s nižšou viskozitou a rýchlejšími rýchlosťami rozpúšťania, zatiaľ čo nižšie hodnoty DS vedú k HPMC s vyššou viskozitou a pomalšími rýchlosťami rozpúšťania.

Po dokončení reakcie sa výsledný produkt prečistí a vysuší, čím sa získa prášok HPMC. Proces čistenia zahŕňa odstránenie akýchkoľvek nezreagovaných chemikálií, zvyškových rozpúšťadiel a iných nečistôt z HPMC. To sa zvyčajne uskutočňuje kombináciou krokov premývania, filtrácie a sušenia.

Konečným produktom je biely až sivobiely prášok, ktorý je bez zápachu a chuti. HPMC je rozpustná vo vode a mnohých organických rozpúšťadlách a môže vytvárať gély, filmy a iné štruktúry v závislosti od podmienok použitia. Je to neiónový polymér, čo znamená, že nenesie žiadny elektrický náboj a vo všeobecnosti sa považuje za netoxický a bezpečný na použitie v širokej škále aplikácií.

HPMC sa používa v širokej škále formulácií vrátane farieb, lepidiel, tmelov, liečiv a potravinárskych produktov. V stavebných aplikáciách sa HPMC často používa ako zahusťovadlo, spojivo a filmotvorná látka v produktoch na báze cementu a sadry, ako sú malty, zálievky a škárovacie hmoty.