HPMC — напівсинтетичний полімер, отриманий з целюлози. Завдяки чудовим загущуючим, стабілізуючим і плівкоутворюючим властивостям широко використовується в медицині, харчовій, косметичній та інших галузях промисловості. Вивчення його поведінки щодо в’язкості має вирішальне значення для оптимізації його продуктивності в різних застосуваннях.
1. Вимірювання в'язкості:
Ротаційний віскозиметр: ротаційний віскозиметр вимірює крутний момент, необхідний для обертання шпинделя з постійною швидкістю, коли він занурений у зразок. Змінюючи геометрію та швидкість обертання шпинделя, можна визначити в’язкість при різних швидкостях зсуву. Цей метод дозволяє характеризувати в’язкість HPMC за різних умов.
Капілярний віскозиметр: капілярний віскозиметр вимірює потік рідини через капілярну трубку під дією сили тяжіння або тиску. Розчин HPMC пропускається через капілярну трубку, і в’язкість розраховується на основі швидкості потоку та перепаду тиску. Цей метод можна використовувати для дослідження в’язкості HPMC при нижчих швидкостях зсуву.
2. Реологічні вимірювання:
Динамічна реометрія зсуву (DSR): DSR вимірює реакцію матеріалу на динамічну деформацію зсуву. Зразки HPMC були піддані коливальним напругам зсуву та виміряні результуючі деформації. В’язкопружну поведінку розчинів HPMC можна охарактеризувати шляхом аналізу комплексної в’язкості (η*), а також модуля зберігання (G') і модуля втрат (G”).
Випробування на повзучість і відновлення: ці випробування передбачають піддавання зразків HPMC постійному навантаженню або деформації протягом тривалого періоду часу (фаза повзучості), а потім моніторинг подальшого відновлення після зняття напруги або деформації. Поведінки повзучості та відновлення дають уявлення про в’язкопружні властивості HPMC, включаючи його здатність до деформації та відновлення.
3. Дослідження концентраційної та температурної залежності:
Сканування концентрації: Вимірювання в’язкості виконуються в діапазоні концентрацій HPMC для вивчення зв’язку між в’язкістю та концентрацією полімеру. Це допомагає зрозуміти ефективність загущення полімеру та його поведінку, залежну від концентрації.
Температурне сканування: вимірювання в’язкості виконуються при різних температурах, щоб вивчити вплив температури на в’язкість HPMC. Розуміння температурної залежності має вирішальне значення для застосувань, де HPMC зазнають температурних змін, наприклад для фармацевтичних складів.
4. Аналіз молекулярної маси:
Ексклюзійна хроматографія (SEC): SEC розділяє молекули полімеру на основі їх розміру в розчині. Аналізуючи профіль елюції, можна визначити розподіл молекулярної маси зразка HPMC. Розуміння зв’язку між молекулярною масою та в’язкістю має вирішальне значення для прогнозування реологічної поведінки HPMC.
5. Моделювання та імітація:
Теоретичні моделі: різні теоретичні моделі, такі як модель Карро-Ясуди, модель Кроса або модель степеневого закону, можна використовувати для опису поведінки в’язкості HPMC за різних умов зсуву. Ці моделі поєднують такі параметри, як швидкість зсуву, концентрація та молекулярна маса, щоб точно передбачити в’язкість.
Обчислювальне моделювання: моделювання обчислювальної гідродинаміки (CFD) дає розуміння поведінки потоку рішень HPMC у складних геометріях. Чисельно розв’язуючи керівні рівняння потоку рідини, CFD моделювання може передбачити розподіл в’язкості та моделі потоку за різних умов.
6. Дослідження in situ та in vitro:
Вимірювання на місці: Методи на місці передбачають вивчення змін в’язкості в реальному часі в певному середовищі або застосуванні. Наприклад, у фармацевтичних композиціях вимірювання на місці можуть контролювати зміни в’язкості під час розпаду таблетки або місцевого застосування гелю.
Тестування in vitro: тестування in vitro моделює фізіологічні умови для оцінки в’язкості композицій на основі HPMC, призначених для перорального, очного або місцевого застосування. Ці випробування надають цінну інформацію щодо ефективності та стабільності складу у відповідних біологічних умовах.
7. передові технології:
Мікрореологія: методи мікрореології, такі як динамічне розсіювання світла (DLS) або мікрореологія з відстеженням частинок (PTM), дозволяють досліджувати в’язкопружні властивості складних рідин у мікроскопічному масштабі. Ці методи можуть надати уявлення про поведінку HPMC на молекулярному рівні, доповнюючи макроскопічні реологічні вимірювання.
Спектроскопія ядерного магнітного резонансу (ЯМР): ЯМР-спектроскопію можна використовувати для вивчення молекулярної динаміки та взаємодії ГПМЦ у розчині. Відстежуючи хімічні зрушення та час релаксації, ЯМР надає цінну інформацію про конформаційні зміни HPMC та взаємодії полімеру з розчинником, які впливають на в’язкість.
Вивчення поведінки в’язкості HPMC вимагає мультидисциплінарного підходу, включаючи експериментальні методи, теоретичне моделювання та передові аналітичні методи. Використовуючи комбінацію віскозиметрії, реометрії, молекулярного аналізу, моделювання та передових методів, дослідники можуть отримати повне розуміння реологічних властивостей HPMC та оптимізувати його продуктивність у різноманітних застосуваннях.
Час публікації: 29 лютого 2024 р