Карактеристике вискозности хидроксипропил метилцелулозе (ХПМЦ) водени раствор

Хидроксипропил метилцелулоза (ХПМЦ)је широко коришћени полимер који растворљиви у води са различитим апликацијама, посебно у фармацеутским производима, храни и козметичким производима. Његова способност да се формира дебела решења попут гела када се меша са водом чини га свестраним састојком. Вискозност кимацелл®ХПМЦ решења игра пресудну улогу у одређивању њихових перформанси у различитим формулацијама. Разумевање карактеристика вискозности ХПМЦ водених раствора је неопходно за оптимизацију њихове употребе у разним индустријама.

1. Увод у хидроксипропил метилцелулоза (ХПМЦ)

Хидроксипропил метилцелулоза је полу-синтетички дериват целулозе. Производи се супституција целулозе са хидроксипропил групама и метилним групама. Однос ових супституција може варирати, што доводи до различитих оцена ХПМЦ са различитим карактеристикама, укључујући вискозност. Типична структура ХПМЦ-а састоји се од окоснице целулозе са хидроксипропил и метилним групама везаним за јединице глукозе.

ХПМЦ се користи у разним индустријама због своје биокомпатибилности, способности формирања гелова и лакше растворљивости у води. У воденим решењима, ХПМЦ се понаша као нетионски, водотопљив полимер који значајно утиче на реолошка својства раствора, посебно вискозности.

2. Карактеристике вискозности ХПМЦ решења

На вискозност ХПМЦ решења утиче неколико фактора, укључујући концентрацију ХПМЦ-а, молекуларну тежину полимера, температуре и присуства соли или других раствора. Испод су примарни фактори који регулишу карактеристике вискозности ХПМЦ у воденим решењима:

Концентрација ХПМЦ-а: Вискозност се повећава како се концентрација ХПМЦ повећава. У вишим концентрацијама, ХПМЦ молекули више значајно делују једни са другима, што доводи до већег отпора на проток.

Молекуларна тежина ХПМЦ-а: Вискозност ХПМЦ решења је снажно повезана са молекуларном тежином полимера. Висока молекуларне тежине ХПМЦ разреде имају тенденцију да производе више висцоус решења. То је зато што већи молекули полимера стварају значајнија отпорност на проток због повећаног заплете и трења.

Температура: Вискозност се обично смањује како температура расте. То је зато што виша температура резултирају смањењем интермолекуларних сила између ХПМЦ молекула, смањујући тако способност да се одупре протоку.

Стопа смицања: Вискозност ХПМЦ решења зависи од стопе смицања, посебно у невтонијским течностима, што је типично за полимерна решења. При ниским стопима са малим смицањем, ХПМЦ решења показују високу вискозност, док се вискозност смањује, вискозност се смањује због понашања смицања.

Утицај јонске снаге: Присуство електролита (као што су соли) у раствору може да промени вискозност. Неке соли могу приказати одбојне снаге између полимерних ланаца, што их узрокују да се агрегирају и резултирају смањењем вискозности.

3. Вискозност у односу на концентрацију: експериментална запажања

Општи тренд примећен у експериментима је да вискозитет ХПМЦ водених раствора расте експоненцијално са повећањем концентрације полимера. Однос између вискозности и концентрације може се описати следеће емпиријске једначине, која се често користи за концентрисане полимерне решења:

η = АЦН \ ета = АЦ ^ нη = АЦН

Где:

\ етаη је вискозност

ЦЦЦ је концентрација ХПМЦ-а

ААА и ННН су емпиријске константе које зависе од специфичне врсте ХПМЦ-а и услова решења.

За ниже концентрације, однос је линеарно, али како се концентрација повећава, вискозност се стрмо, одражава повећану интеракцију између полимерних ланаца.

4. Вискозност према молекуларној тежини

Молекуларна тежина кимацелл®хпмц игра пресудну улогу у својим карактеристикама вискозности. Висока молекулска тежина ХПМЦ полимери имају тенденцију да формирају више визуелнија решења у нижим концентрацијама у поређењу са мањом молекуларним масе. Вискозност раствора од ХПМЦ високог молекуларног тежине може бити до више налога величине веће од оног решења направљеног од ХПМЦ-а за мању молекуларну тежину.

На пример, раствор ХПМЦ-а молекулску тежину 100.000 ДА ће показати вишку вискозност од оне са молекуларном тежином од 50.000 ДА у истој концентрацији.

5. Ефекат температуре на вискозност

Температура има значајан утицај на вискозност ХПМЦ решења. Повећање температуре доводи до смањења вискозности решења. То је пре свега због топлотног кретања полимерних ланаца, што их узрокује да се слободно крећу, смањујући њихов отпор току. Ефекат температуре на вискозитет често се квантификује помоћу Ектениус-ове једнаџбе:

(Т) = η0ЕЕАРТ \ ЕТА (Т) = \ ета_0 е ^ {\ Фрац {е_а} {РТ}} η (т) = η0 ЕРеа

Где:

(Т) \ ета (т) η (т) је вискозност на температури ТТТ

η0 \ ета_0η0 је пре-експоненцијални фактор (вискозност на бесконачној температури)

Еае_аеа је активирање енергије

РРР је гасна константа

ТТТ је апсолутна температура

6. Реолошко понашање

Реологија ХПМЦ водених раствора често се описује као невтонијан, што значи да вискозност решења није константна, већ варира са примењеним стопама смицања. При ниским стопима са малим смицањем, ХПМЦ решења показују релативно високу вискозност због заплетања полимерних ланаца. Међутим, као што се стопа смицања повећава, вискозност се смањује - појава познат као да је смијешно стајање.

Ово понашање за мрљање је типично за многа полимерна решења, укључујући ХПМЦ. Овисност о рашире вискозности може се описати помоћу модела закона о струји:

(Γ˙) = КΓ˙Н-1 \ ЕТА (\ дот {\ гамма}) = к \ дот {\ гамма} ^ {н-1} η (Γ˙) = КΓ˙ Н-1

Где:

Γ˙ \ дот {\ гамма} Γ˙ је стопа смицања

ККК је индекс конзистенција

ННН је индекс понашања протока (са Н <1Н <1Н <1 за стриповање)

7. Вискозност ХПМЦ решења: Сажетак стола

Испод је табела која резимира карактеристике вискозности ХПМЦ водених раствора у различитим условима:

Карактеристике вискозностиХПМЦНа водене растворе утиче неколико фактора, укључујући концентрацију, молекуларна тежина, температура и стопа смицања. ХПМЦ је веома свестрани материјал, а његова реолошка својства могу се прилагодити специфичним апликацијама прилагођавањем ових параметара. Разумевање ових фактора омогућава оптимално коришћење КИМАЦЕЛЛ®ХПМЦ у разним индустријама, од фармацеутских производа до хране и козметике. Манипулирањем услова под којима је ХПМЦ растворен, произвођачи могу постићи жељену вискозност и својства протока за њихове специфичне потребе.