ไฮดรอกซีโพรพิล เมทิลเซลลูโลส ทำมาจากอะไร

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) เป็นโพลีเมอร์กึ่งสังเคราะห์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมหลายประเภท รวมถึงการก่อสร้าง อาหาร ยา และผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคล มีคุณค่าสำหรับความสามารถในการปรับปรุงคุณสมบัติทางรีโอโลจีของสูตร ตลอดจนความเข้ากันได้กับส่วนผสมอื่นๆ และความเป็นพิษต่ำ เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีสร้าง HPMC สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจโครงสร้างและคุณสมบัติของเซลลูโลสก่อน

เซลลูโลสเป็นโมเลกุลกลูโคสสายยาวที่พบในผนังเซลล์ของพืช โมเลกุลของกลูโคสเชื่อมโยงกันด้วยพันธะเบตา-1,4-ไกลโคซิดิก ก่อตัวเป็นสายโซ่เชิงเส้น จากนั้นโซ่จะถูกยึดเข้าด้วยกันด้วยพันธะไฮโดรเจน และแรงของ Van der Waals ทำให้เกิดโครงสร้างเส้นใยที่แข็งแรง เซลลูโลสเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีมากที่สุดในโลก และนำไปใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงกระดาษ สิ่งทอ และวัสดุก่อสร้าง

แม้ว่าเซลลูโลสจะมีคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์มากมาย แต่ก็มักจะแข็งเกินไปและไม่ละลายน้ำเพื่อใช้ในหลายสูตร เพื่อเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาอนุพันธ์เซลลูโลสดัดแปลงจำนวนหนึ่ง รวมถึง HPMC HPMC ทำขึ้นโดยการปรับเปลี่ยนเซลลูโลสธรรมชาติผ่านปฏิกิริยาเคมีชุดหนึ่ง

ขั้นตอนแรกในการสร้าง HPMC คือการได้รับวัสดุเริ่มต้นจากเซลลูโลส ซึ่งสามารถทำได้โดยการสกัดเซลลูโลสจากแหล่งพืช เช่น เยื่อไม้ ฝ้าย หรือไม้ไผ่ จากนั้น เซลลูโลสจะได้รับการบำบัดด้วยสารละลายอัลคาไลน์ เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ เพื่อขจัดสิ่งสกปรกและสลายเส้นใยเซลลูโลสให้เป็นอนุภาคขนาดเล็กลง กระบวนการนี้เรียกว่าการเมอร์เซอไรซ์ และทำให้เซลลูโลสเกิดปฏิกิริยามากขึ้นและปรับเปลี่ยนได้ง่ายขึ้น

หลังจากการเมอร์เซอไรซ์ เซลลูโลสจะทำปฏิกิริยากับส่วนผสมของโพรพิลีนออกไซด์และเมทิลคลอไรด์เพื่อแนะนำหมู่ไฮดรอกซีโพรพิลและเมทิลลงบนแกนหลักของเซลลูโลส มีการเพิ่มหมู่ไฮดรอกซีโพรพิลเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติการละลายและการกักเก็บน้ำของเซลลูโลส ในขณะที่กลุ่มเมทิลถูกเติมเพื่อเพิ่มความเสถียรและลดปฏิกิริยาของเซลลูโลส โดยทั่วไปปฏิกิริยาจะดำเนินการเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ และภายใต้สภาวะที่มีการควบคุมอุณหภูมิ ความดัน และเวลาในการทำปฏิกิริยา

ระดับของการทดแทน (DS) ของ HPMC หมายถึงจำนวนของไฮดรอกซีโพรพิลและกลุ่มเมทิลที่ถูกนำเข้าสู่แกนหลักเซลลูโลส DS อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่ต้องการของ HPMC และการใช้งานเฉพาะที่ใช้ โดยทั่วไป ค่า DS ที่สูงขึ้นส่งผลให้ HPMC มีความหนืดต่ำลงและอัตราการละลายเร็วขึ้น ในขณะที่ค่า DS ที่ต่ำลงส่งผลให้ HPMC มีความหนืดสูงขึ้นและอัตราการละลายช้าลง

หลังจากปฏิกิริยาเสร็จสิ้น ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะถูกทำให้บริสุทธิ์และทำให้แห้งเพื่อสร้างผง HPMC กระบวนการทำให้บริสุทธิ์เกี่ยวข้องกับการกำจัดสารเคมีที่ไม่ทำปฏิกิริยา ตัวทำละลายที่ตกค้าง และสิ่งสกปรกอื่นๆ ออกจาก HPMC โดยทั่วไปจะทำผ่านขั้นตอนการซัก การกรอง และการทำให้แห้งรวมกัน

ผลิตภัณฑ์สุดท้ายคือผงสีขาวถึงสีขาวนวลที่ไม่มีกลิ่นและไม่มีรส HPMC สามารถละลายได้ในน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์หลายชนิด และสามารถสร้างเจล ฟิล์ม และโครงสร้างอื่นๆ ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการใช้งาน เป็นโพลีเมอร์ที่ไม่มีไอออนิก ซึ่งหมายความว่าไม่มีประจุไฟฟ้า และโดยทั่วไปถือว่าไม่เป็นพิษและปลอดภัยสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

HPMC ใช้ในสูตรที่หลากหลาย รวมถึงสี กาว สารเคลือบหลุมร่องฟัน ยา และผลิตภัณฑ์อาหาร ในการใช้งานในการก่อสร้าง HPMC มักถูกใช้เป็นสารเพิ่มความหนา สารยึดเกาะ และสารก่อฟิล์มในผลิตภัณฑ์ที่เป็นซีเมนต์และยิปซั่ม เช่น มอร์ตาร์ ยาแนว และสารประกอบร่วม