ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) เป็นสารประกอบอเนกประสงค์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงยา อาหาร การก่อสร้าง และเครื่องสำอาง การทำความเข้าใจองค์ประกอบ โครงสร้าง สมบัติ และการใช้งานจำเป็นต้องมีการศึกษาองค์ประกอบทางเคมีและกระบวนการสังเคราะห์ในเชิงลึก
องค์ประกอบและโครงสร้าง
กระดูกสันหลังของเซลลูโลส: HPMC มาจากเซลลูโลสซึ่งเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติที่พบในผนังเซลล์ของพืช เซลลูโลสประกอบด้วยหน่วยกลูโคสสายโซ่ยาวเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก β-1,4
เมทิลเลชัน: เมทิลเซลลูโลสเป็นสารตั้งต้นของ HPMC และผลิตโดยการบำบัดเซลลูโลสด้วยอัลคาไลและเมทิลคลอไรด์ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการแทนที่หมู่ไฮดรอกซิล (-OH) บนแกนหลักเซลลูโลสด้วยหมู่เมทิล (-CH3)
ไฮดรอกซีโพรพิเลชัน: หลังจากเมทิลเลชันจะเกิดไฮดรอกซีโพรพิเลชัน ในขั้นตอนนี้ โพรพิลีนออกไซด์ทำปฏิกิริยากับเมทิลเลตเซลลูโลส โดยนำหมู่ไฮดรอกซีโพรพิล (-OCH2CHOHCH3) เข้าสู่แกนหลักของเซลลูโลส
ระดับการทดแทน (DS): ระดับของการทดแทนหมายถึงจำนวนเฉลี่ยของกลุ่มไฮดรอกซีโพรพิลและเมทิลต่อหน่วยกลูโคสในสายโซ่เซลลูโลส พารามิเตอร์นี้ส่งผลต่อคุณสมบัติของ HPMC รวมถึงความสามารถในการละลาย ความหนืด และพฤติกรรมทางความร้อน
สังเคราะห์
การบำบัดด้วยอัลคาไลน์: ขั้นแรกเส้นใยเซลลูโลสจะได้รับการบำบัดด้วยสารละลายอัลคาไลน์ ซึ่งมักจะเป็นโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เพื่อทำลายพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล และเพิ่มการเข้าถึงของกลุ่มไฮดรอกซิลของเซลลูโลส
เมทิลเลชัน: เซลลูโลสที่บำบัดด้วยอัลคาไลจะทำปฏิกิริยากับเมทิลคลอไรด์ (CH3Cl) ภายใต้สภาวะควบคุม ส่งผลให้มีการแทนที่หมู่ไฮดรอกซิลด้วยหมู่เมทิล
ไฮดรอกซีโพรพิเลชัน: เซลลูโลสเมทิลเลตทำปฏิกิริยาเพิ่มเติมกับโพรพิลีนออกไซด์ (C3H6O) เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ ปฏิกิริยานี้แนะนำหมู่ไฮดรอกซีโพรพิลเข้าไปในแกนเซลลูโลส
การทำให้เป็นกลางและการทำให้บริสุทธิ์: ทำให้ส่วนผสมของปฏิกิริยาเป็นกลางเพื่อกำจัดเบสส่วนเกินออก ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับจะผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ เช่น การกรอง การล้าง และการทำให้แห้ง เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ HPMC ขั้นสุดท้าย
ลักษณะเฉพาะ
ความสามารถในการละลาย: HPMC สามารถละลายได้ในน้ำและเป็นสารละลายใสและมีความหนืด ความสามารถในการละลายขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ระดับของการทดแทน น้ำหนักโมเลกุล และอุณหภูมิ
ความหนืด: สารละลาย HPMC แสดงพฤติกรรมเทียม ซึ่งหมายความว่าความหนืดจะลดลงตามอัตราเฉือนที่เพิ่มขึ้น สามารถควบคุมความหนืดได้โดยการปรับพารามิเตอร์ เช่น DS น้ำหนักโมเลกุล และความเข้มข้น
การก่อตัวของฟิล์ม: HPMC สร้างฟิล์มที่ยืดหยุ่นและโปร่งใสเมื่อหล่อจากสารละลายที่เป็นน้ำ ฟิล์มเหล่านี้ใช้ได้กับการเคลือบ บรรจุภัณฑ์ และยา
ความเสถียรทางความร้อน: HPMC มีความเสถียรทางความร้อนที่อุณหภูมิหนึ่ง ซึ่งเกินกว่าที่จะเกิดการย่อยสลายได้ ความคงตัวทางความร้อนขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น DS ปริมาณความชื้น และการมีอยู่ของสารเติมแต่ง
พื้นที่ใช้งาน
ยา: HPMC ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสูตรยา เช่น สารเพิ่มความข้น สารยึดเกาะ สารสร้างฟิล์ม และเมทริกซ์ที่มีการปลดปล่อยอย่างยั่งยืน ช่วยปรับปรุงการแตกตัวของเม็ดยา การละลาย และการดูดซึม
อาหาร: ในอุตสาหกรรมอาหาร HPMC ถูกใช้เป็นสารเพิ่มความข้น สารเพิ่มความคงตัว อิมัลซิไฟเออร์ และสารตัวเติมในผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ซอส น้ำสลัด ขนมอบ และผลิตภัณฑ์จากนม
โครงสร้าง: HPMC ถูกเติมลงในปูนซีเมนต์ ปูนปั้น และกาวติดกระเบื้อง เพื่อปรับปรุงความสามารถในการใช้งาน การกักเก็บน้ำ และการยึดเกาะ ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุก่อสร้างเหล่านี้ในสภาวะต่างๆ
เครื่องสำอาง: HPMC ใช้เป็นสารเพิ่มความข้น อิมัลซิไฟเออร์ และความคงตัวในสูตรเครื่องสำอาง เช่น ครีม โลชั่น และเจล โดยให้คุณสมบัติทางรีโอโลยีที่ต้องการและเพิ่มความเสถียรของผลิตภัณฑ์
ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) เป็นสารประกอบมัลติฟังก์ชั่นที่สังเคราะห์จากเซลลูโลสผ่านกระบวนการเมทิลเลชันและไฮดรอกซีโพรพิเลชัน โครงสร้างทางเคมี คุณสมบัติ และการใช้งานทำให้เป็นส่วนผสมที่มีคุณค่าในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย เช่น ยา อาหาร การก่อสร้าง และเครื่องสำอาง การวิจัยและพัฒนาเพิ่มเติมของเทคโนโลยี HPMC ยังคงขยายการใช้งานที่มีศักยภาพและปรับปรุงประสิทธิภาพในสูตรที่หลากหลาย
เวลาโพสต์: Feb-20-2024