Гідроксипропілметилцелюлоза (HPMC) є важливою похідною целюлози з широким спектром застосування в багатьох галузях промисловості. Має чудові фізико-хімічні властивості, малотоксичний, екологічно чистий.
1. Основні властивості ГПМЦ
Хімічна будова та фізичні властивості
HPMC — неіонний ефір целюлози, отриманий хімічною модифікацією природної целюлози. Його основна структура складається з одиниць глюкози, які утворюються шляхом заміни деяких гідроксильних груп на гідроксипропілові та метильні групи. Його фізична форма - це переважно білий або злегка жовтий порошок, який легко розчиняється в холодній і гарячій воді з утворенням прозорого або злегка каламутного в'язкого розчину.
Молекулярна маса: HPMC має широкий діапазон молекулярних мас, від низької молекулярної маси (наприклад, 10 000 Да) до високої молекулярної маси (наприклад, 150 000 Да), і її властивості та застосування також змінюються відповідно.
Розчинність: HPMC утворює колоїдний розчин у холодній воді, але нерозчинний у деяких органічних розчинниках і має добру розчинність і стабільність.
В'язкість: В'язкість є важливою властивістю HPMC, на яку впливають молекулярна маса, тип і кількість замісників. Високов'язкий HPMC зазвичай використовується як загусник і стабілізатор, тоді як низьков'язкий HPMC використовується для плівкоутворення та зв'язування.
Хімічна стійкість
HPMC має високу хімічну стабільність, може протистояти ерозії кислот, лугів і звичайних органічних розчинників, і його непросто розкласти або деградувати. Це дозволяє йому зберігати свої функції в різних складних середовищах і підходить для широкого спектру промислових застосувань.
біосумісність
Оскільки HPMC отримано з натуральної целюлози та помірно модифіковано, він має хорошу біосумісність і низьку токсичність. Тому він часто використовується в продуктах харчування, медицині та косметиці, відповідаючи вимогам безпеки.
2. Спосіб отримання ГПМЦ
Підготовка HPMC зазвичай поділяється на три етапи:
Обробка лугом: природну целюлозу обробляють розчином лугу (зазвичай гідроксидом натрію) для її набухання та підвищення її реакційної здатності.
Реакція етерифікації: у лужних умовах целюлоза вступає в реакцію етерифікації з метилхлоридом і пропіленоксидом, вводячи метильні та гідроксипропілові групи з утворенням гідроксипропілметилцелюлози.
Очищення: побічні продукти реакції та залишкові реагенти видаляють шляхом промивання, фільтрування та сушіння для отримання чистого HPMC.
Контролюючи умови реакції (такі як температура, час, співвідношення реагентів тощо), можна регулювати ступінь заміщення та молекулярну масу HPMC для отримання продуктів з різними властивостями.
3. Сфери застосування HPMC
Будівельні матеріали
У будівельній промисловості HPMC широко використовується в цементних розчинах, гіпсових виробах, покриттях тощо. Його основні функції включають:
Згущення та утримання води: у розчині та покритті HPMC може збільшити в’язкість і покращити характеристики конструкції, забезпечуючи при цьому хороший ефект утримання води та запобігаючи усадочним тріщинам.
Покращення адгезії: посилення адгезії між розчином і основою та покращення якості будівництва.
Покращення будівельних властивостей: Полегшення будівництва розчину та покриття, подовження відкритого часу та покращення гладкості поверхні.
Фармацевтична промисловість
Застосування HPMC у фармацевтичній промисловості в основному відображається в лікарських препаратах, особливо в таблетках і капсулах для перорального застосування:
Матеріали з контрольованим вивільненням: HPMC часто використовується для приготування таблеток з контрольованим вивільненням, і повільне вивільнення ліків досягається шляхом регулювання швидкості розчинення.
Сполучні речовини для таблеток: у виробництві таблеток HPMC можна використовувати як зв’язувальну речовину для забезпечення відповідної твердості таблеток і часу розпаду.
Плівкове покриття: використовується як матеріал покриття для таблеток, щоб запобігти окисленню та ерозії вологою ліків і покращити стабільність препарату та зовнішній вигляд.
Харчова промисловість
HPMC використовується як харчова добавка в харчовій промисловості, граючи роль загусника, емульгатора, стабілізатора та ін.:
Згущувач: використовується в молочних продуктах, соусах тощо для забезпечення ідеальної текстури та смаку.
Емульгатор: у напоях і морозиві допомагає утворювати стабільну емульговану систему.
Плівкоутворювач: у цукерках і тістечках HPMC використовується для покриття та відбілювача для покращення зовнішнього вигляду та текстури їжі.
Косметика
У косметиці HPMC використовується для приготування емульсій, кремів, гелів тощо:
Згущення та стабілізація: у косметиці HPMC забезпечує належну в’язкість та стабільність, покращує текстуру та розподільність.
Зволоження: може утворювати зволожуючий шар на поверхні шкіри для посилення зволожуючого ефекту продукту.
Щоденна хімія
HPMC також використовується в щоденних хімічних продуктах, таких як миючі засоби, засоби особистої гігієни тощо:
Загусник: у мийних засобах підвищує в'язкість продукту, щоб запобігти розшарування.
Суспендуючий агент: використовується в системі підвіски для забезпечення хорошої стабільності підвіски.
4. Переваги та проблеми HPMC
Переваги
Універсальність: HPMC має кілька функцій і може виконувати різні ролі в різних областях, таких як згущення, утримання води, стабілізація тощо.
Біологічна сумісність: низька токсичність і хороша біосумісність роблять його придатним для використання в харчових продуктах і медицині.
Екологічно чистий: отриманий з натуральної целюлози, біологічно розкладається та екологічно чистий.
Виклики
Вартість: у порівнянні з деякими синтетичними полімерними матеріалами HPMC має вищу вартість, що може обмежити його широке використання в певних сферах застосування.
Процес виробництва: процес приготування включає складні хімічні реакції та етапи очищення, які необхідно суворо контролювати для забезпечення якості продукту.
5. Майбутні перспективи
З розвитком науки і техніки перспективи застосування HPMC дуже широкі. Майбутні напрямки досліджень можуть включати:
Розробка модифікованого HPMC: за допомогою хімічної модифікації та композитної технології розроблено похідні HPMC зі специфічними функціями, щоб відповідати конкретним вимогам застосування.
Екологічний процес підготовки: досліджуйте більш екологічні та ефективні процеси підготовки, щоб зменшити витрати на виробництво та навантаження на навколишнє середовище.
Нові сфери застосування: досліджуйте застосування HPMC у нових сферах, таких як біоматеріали, упаковка, що розкладається, тощо.
Як важлива похідна целюлози гідроксипропілметилцелюлоза (HPMC) має чудові фізичні та хімічні властивості, різноманітні сфери застосування та хорошу біосумісність. Очікується, що в подальшому розвитку завдяки технологічним інноваціям і розширенню застосування HPMC використає свої унікальні переваги в більшій кількості галузей і дасть новий імпульс промисловому розвитку.
Час публікації: 25 червня 2024 р