Гідроксипропілметилцелюлоза (HPMC) — це універсальна сполука, яка використовується в різних галузях промисловості, включаючи фармацевтичну, харчову, будівельну та косметичну. Розуміння його складу, структури, властивостей і застосування вимагає поглибленого вивчення його хімічного складу та процесу синтезу.
склад і структура
Целюлозна основа: HPMC отримують з целюлози, природного полімеру, який міститься в клітинних стінках рослин. Целюлоза складається з довгих ланцюгів одиниць глюкози, з’єднаних між собою β-1,4 глікозидними зв’язками.
Метилування: Метилцелюлоза є попередником HPMC і виробляється шляхом обробки целюлози лугом і метилхлоридом. Процес передбачає заміну гідроксильних (-OH) груп на целюлозному скелі на метильні (-CH3) групи.
Гідроксипропілювання: після метилювання відбувається гідроксипропілювання. На цьому етапі пропіленоксид реагує з метильованою целюлозою, вводячи гідроксипропілові (-OCH2CHOHCH3) групи на целюлозний скелет.
Ступінь заміщення (DS): Ступінь заміщення відноситься до середньої кількості гідроксипропілових і метильних груп на одиницю глюкози в целюлозному ланцюгу. Цей параметр впливає на властивості HPMC, включаючи його розчинність, в'язкість і термічну поведінку.
синтез
Лужна обробка: целюлозні волокна спочатку обробляють лужним розчином, як правило, гідроксидом натрію (NaOH), щоб розірвати міжмолекулярні водневі зв’язки та збільшити доступність гідроксильних груп целюлози.
Метилування: целюлоза, оброблена лугом, реагує з метилхлоридом (CH3Cl) у контрольованих умовах, що призводить до заміни гідроксильних груп на метильні.
Гідроксипропілювання: метильована целюлоза далі реагує з пропіленоксидом (C3H6O) у присутності такого каталізатора, як гідроксид натрію. Ця реакція вводить гідроксипропілові групи в целюлозний скелет.
Нейтралізація та очищення: Нейтралізуйте реакційну суміш, щоб видалити надлишок основи. Отриманий продукт проходить етапи очищення, такі як фільтрація, промивання та сушіння, щоб отримати кінцевий продукт HPMC.
характеристика
Розчинність: HPMC розчиняється у воді та утворює прозорий, в’язкий розчин. Розчинність залежить від таких факторів, як ступінь заміщення, молекулярна маса та температура.
В'язкість: розчини HPMC демонструють псевдопластичну поведінку, тобто їх в'язкість зменшується зі збільшенням швидкості зсуву. В'язкість можна контролювати, регулюючи такі параметри, як DS, молекулярна маса та концентрація.
Утворення плівки: ГПМЦ утворює гнучкі та прозорі плівки, коли їх відливають із водного розчину. Ці плівки знаходять застосування в покриттях, упаковці та фармацевтиці.
Термічна стабільність: HPMC є термічно стабільним при певній температурі, вище якої відбувається деградація. Термічна стабільність залежить від таких факторів, як DS, вміст вологи та наявність добавок.
Області застосування
Фармацевтика: HPMC широко використовується у фармацевтичних композиціях як загусники, зв’язувальні речовини, плівкоутворювачі та матриці пролонгованого вивільнення. Це покращує дезінтеграцію таблеток, розчинення та біодоступність.
Продукти харчування: у харчовій промисловості HPMC використовується як загусник, стабілізатор, емульгатор і наповнювач у таких продуктах, як соуси, заправки, випічка та молочні продукти.
Конструкція: ГПМЦ додається до розчинів на основі цементу, штукатурних та плиткових клеїв для покращення працездатності, водоутримання та адгезії. Це покращує характеристики цих будівельних матеріалів у різноманітних умовах.
Косметика: HPMC використовується як загусник, емульгатор і стабілізатор у косметичних рецептах, таких як креми, лосьйони та гелі. Він надає бажані реологічні властивості та підвищує стабільність продукту.
Гідроксипропілметилцелюлоза (HPMC) є багатофункціональною сполукою, синтезованою з целюлози за допомогою процесів метилювання та гідроксипропілювання. Його хімічна структура, властивості та застосування роблять його цінним інгредієнтом у таких різноманітних галузях, як фармацевтична, харчова, будівельна та косметична. Подальші дослідження та розвиток технології HPMC продовжують розширювати її потенційні застосування та покращувати її продуктивність у різноманітних рецептурах.
Час публікації: 20 лютого 2024 р