Гідроксипропіл-метилцелюлоза (HPMC) є важливим водорозчинним полімером, широко використовуваним у фармацевтичних препаратах, їжі, покриттях, будівельних матеріалах та інших галузях. В'язкість HPMC рішення є ключовим фактором, що впливає на його продуктивність та застосування, а температура має значний вплив на в'язкість водного розчину HPMC.
1. Характеристики в'язкості розчину HPMC
HPMC - це полімерний матеріал з термічно зворотними властивостями розчинення. Коли HPMC розчиняється у воді, утворений водний розчин виявляє ненаутонівські характеристики рідини, тобто розчину, в'язкість розчину змінюється зі змінами швидкості зсуву. При нормальній температурі розчини HPMC зазвичай поводяться як псевдопластичні рідини, тобто вони мають більш високу в'язкість при низьких швидкостях зсуву, а в'язкість зменшується зі збільшенням швидкості зсуву.
2. Вплив температури на в'язкість розчину HPMC
Зміни температури мають два основні механізми впливу на в'язкість водних розчинів HPMC: збільшення теплового руху молекулярних ланцюгів та зміни взаємодії розчину.
(1) Тепловий рух молекулярних ланцюгів збільшується
Коли температура збільшується, збільшується тепловий рух молекулярного ланцюга HPMC, що призводить до того, що водневі зв’язки та сили van der Waals між молекулами послаблюються та плинністю розчину для збільшення. В'язкість розчину зменшується за рахунок зменшення заплутування та фізичного зшивання між молекулярними ланцюгами. Тому водні розчини HPMC виявляють меншу в'язкість при більш високих температурах.
(2) Зміни взаємодії розчину
Зміни температури можуть впливати на розчинність молекул HPMC у воді. HPMC - це полімер з властивостями термогелінгу, а його розчинність у воді значно змінюється при температурі. При нижчих температурах гідрофільні групи на молекулярному ланцюзі HPMC утворюють стабільні водневі зв’язки з молекулами води, тим самим підтримуючи хорошу розчинність та високу в'язкість. Однак, коли температура піднімається до певного рівня, гідрофобна взаємодія між молекулярними ланцюгами HPMC посилюється, що призводить до утворення тривимірної мережевої структури або гелеутворення в розчині, що спричиняє в'язкість розчину раптово збільшується в певних умовах. Це явище називається, воно є явищем "теплового гелю".
3. Експериментальне спостереження за температурою на в'язкість розчину HPMC
Експериментальні дослідження показали, що в звичайному температурному діапазоні (наприклад, від 20 ° С до 40 ° С) в'язкість водних розчинів HPMC поступово зменшується зі збільшенням температури. Це пояснюється тим, що більш високі температури підвищують кінетичну енергію молекулярних ланцюгів і зменшують міжмолекулярні взаємодії, тим самим зменшуючи внутрішнє тертя розчину. Однак, коли температура продовжує збільшуватися до теплової точки HPMC (зазвичай від 60 ° С і 90 ° С, залежно від ступеня заміщення та молекулярної маси HPMC), в'язкість розчину раптово збільшується. Поява цього явища пов'язана з взаємним заплутуванням та агрегацією молекулярних ланцюгів HPMC.
4. Зв'язок між температурою та структурними параметрами HPMC
На в'язкість розчину HPMC впливає не лише температура, але й тісно пов'язана з його молекулярною структурою. Наприклад, ступінь заміщення (тобто вміст гідроксипропілу та метил -заступників) та молекулярної маси HPMC мають значний вплив на його поведінку теплового гелю. HPMC з високим ступенем заміщення підтримує меншу в'язкість у більш широкому діапазоні температури завдяки його більш гідрофільним групам, тоді як HPMC з низьким ступенем заміщення швидше утворює термічні гелі. Крім того, розчини HPMC з більш високою молекулярною масою частіше збільшують в'язкість при високих температурах.
5. Промислові та практичні міркування
У практичних програмах відповідні сорти HPMC повинні бути обрані відповідно до конкретних температурних умов. Наприклад, у високотемпературних середовищах HPMC з більш високою температурою необхідно вибрати, щоб уникнути термічного гелеутворення. У умовах низької температури потрібно розглянути розчинність та в'язкість HPMC.
Вплив температури на в'язкість водного розчину HPMC має важливе практичне значення. У фармацевтичній галузі HPMC часто використовується як матеріал з стійким вивільненням для фармацевтичних препаратів, а його характеристики в'язкості безпосередньо впливають на швидкість вивільнення лікарських засобів. У харчовій промисловості HPMC використовується для поліпшення текстури та стабільності продуктів, а температурна залежність її розчину повинна регулюватися відповідно до температури обробки. У будівельних матеріалах HPMC використовується як загусник та водопостачання, а його характеристики в'язкості впливають на продуктивність будівництва та міцність матеріалу.
Вплив температури на в'язкість водного розчину HPMC є складним процесом, що включає тепловий рух молекулярного ланцюга, взаємодію розчину та структурні властивості полімеру. Загалом, в'язкість водних розчинів HPMC, як правило, зменшується зі збільшенням температури, але в певних діапазонах температури може виникнути теплова гелеутворення. Розуміння цієї характеристики має важливе значення для практичного застосування та оптимізації процесів HPMC.
Час посади: липень-10-2024