Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je polsintetični vodotopen polimer, pridobljen iz celuloze. Zaradi svojih edinstvenih lastnosti, kot so zgoščevanje, vezanje, oblikovanje filma in stabilizacija, se pogosto uporablja v različnih panogah, vključno s farmacevtsko, prehrambeno, gradbeno in kozmetično. Vendar je pomembno omeniti, da HPMC nima določenega tališča, ker ni podvržen resničnemu procesu taljenja kot kristalni materiali. Namesto tega je pri segrevanju podvržen procesu toplotne razgradnje.
1. Lastnosti HPMC:
HPMC je bel do umazano bel prah brez vonja, topen v vodi in številnih organskih topilih. Njegove lastnosti se razlikujejo glede na dejavnike, kot so stopnja substitucije (DS), molekulska masa in porazdelitev velikosti delcev. Na splošno ima naslednje značilnosti:
Neionska narava: HPMC v raztopini ne nosi električnega naboja, zaradi česar je združljiv s številnimi drugimi materiali.
Oblikovanje filma: HPMC lahko po sušenju tvori čiste, prožne filme, ki se uporabljajo v premazih, filmih in dozirnih oblikah z nadzorovanim sproščanjem v farmacevtskih izdelkih.
Sredstvo za zgoščevanje: daje raztopinam viskoznost, zaradi česar je uporabno v prehrambenih izdelkih, kozmetiki in farmacevtskih izdelkih.
Hidrofilno: HPMC ima visoko afiniteto do vode, kar prispeva k njegovi topnosti in lastnostim tvorjenja filma.
2. Sinteza HPMC:
HPMC se sintetizira s serijo kemičnih reakcij, ki vključujejo celulozo, propilen oksid in metil klorid. Postopek vključuje eterifikacijo celuloze s propilen oksidom, ki ji sledi metilacija z metil kloridom. Stopnjo substitucije (DS) hidroksipropilnih in metoksi skupin je mogoče nadzorovati, da se prilagodijo lastnosti nastalega HPMC.
3. Uporaba HPMC:
Farmacevtska industrija: HPMC se pogosto uporablja kot pomožna snov v farmacevtskih formulacijah, vključno s tabletami, kapsulami, oftalmološkimi raztopinami in dozirnimi oblikami z nadzorovanim sproščanjem.
Živilska industrija: Uporablja se kot zgoščevalec, stabilizator in emulgator v prehrambenih izdelkih, kot so omake, juhe, sladoledi in pekovski izdelki.
Gradbena industrija: HPMC se doda izdelkom na osnovi cementa za izboljšanje obdelavnosti, zadrževanja vode in oprijema. Uporablja se tudi v lepilih za ploščice, maltah in ometih.
Kozmetična industrija: HPMC se uporablja v različnih kozmetičnih formulacijah, kot so kreme, losjoni in šamponi, zaradi svojih lastnosti zgoščevanja in stabilizacije.
4. Toplotno obnašanje HPMC:
Kot smo že omenili, HPMC zaradi svoje amorfne narave nima določenega tališča. Namesto tega se pri segrevanju podvrže toplotni razgradnji. Proces razgradnje vključuje prekinitev kemičnih vezi znotraj polimerne verige, kar povzroči nastanek hlapnih produktov razgradnje.
Temperatura razgradnje HPMC je odvisna od več dejavnikov, vključno z njegovo molekulsko maso, stopnjo substitucije in prisotnostjo dodatkov. Značilno je, da se toplotna razgradnja HPMC začne okoli 200 °C in napreduje z naraščajočo temperaturo. Profil razgradnje se lahko bistveno razlikuje glede na določeno stopnjo HPMC in hitrost segrevanja.
Med toplotno razgradnjo je HPMC podvržen številnim sočasnim procesom, vključno z dehidracijo, depolimerizacijo in razgradnjo funkcionalnih skupin. Glavni produkti razgradnje so voda, ogljikov dioksid, ogljikov monoksid, metanol in različni ogljikovodiki.
5. Tehnike toplotne analize za HPMC:
Toplotno obnašanje HPMC je mogoče preučiti z različnimi analitičnimi tehnikami, vključno z:
Termogravimetrična analiza (TGA): TGA meri izgubo teže vzorca kot funkcijo temperature in zagotavlja informacije o njegovi toplotni stabilnosti in kinetiki razgradnje.
Diferencialna vrstična kalorimetrija (DSC): DSC meri toplotni tok v vzorec ali iz njega kot funkcijo temperature, kar omogoča karakterizacijo faznih prehodov in toplotnih dogodkov, kot sta taljenje in razgradnja.
Infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR): FTIR se lahko uporablja za spremljanje kemičnih sprememb v HPMC med toplotno razgradnjo z analizo sprememb v funkcionalnih skupinah in molekularni strukturi.
6. Zaključek:
HPMC je vsestranski polimer s široko paleto uporabe v farmaciji, hrani, gradbeništvu in kozmetiki. Za razliko od kristalnih materialov HPMC nima določenega tališča, ampak je podvržen toplotni razgradnji pri segrevanju. Temperatura razgradnje je odvisna od različnih dejavnikov in se običajno začne okoli 200 °C. Razumevanje toplotnega obnašanja HPMC je bistvenega pomena za pravilno ravnanje in predelavo v različnih industrijah.
Čas objave: mar-09-2024