З чого виготовляють гідроксипропілметилцелюлозу

Гідроксипропілметилцелюлоза (HPMC) — це напівсинтетичний полімер, який використовується в багатьох галузях промисловості, включаючи будівництво, харчову, фармацевтичну та засоби особистої гігієни. Він цінується за здатність покращувати реологічні властивості препаратів, а також за сумісність з іншими інгредієнтами та низьку токсичність. Щоб зрозуміти, як виготовляється HPMC, важливо спочатку зрозуміти структуру та властивості целюлози.

Целюлоза — це довгий ланцюжок молекул глюкози, який міститься в клітинних стінках рослин. Молекули глюкози з’єднані між собою бета-1,4-глікозидними зв’язками, утворюючи лінійний ланцюг. Потім ланцюги утримуються водневими зв’язками та силами Ван-дер-Ваальса, утворюючи міцні волокнисті структури. Целюлоза є найпоширенішою органічною сполукою на землі, і вона використовується в широкому діапазоні застосувань, включаючи папір, текстиль і будівельні матеріали.

У той час як целюлоза має багато корисних властивостей, вона часто занадто жорстка і нерозчинна для використання в багатьох рецептах. Щоб подолати ці обмеження, вчені розробили низку модифікованих похідних целюлози, включаючи HPMC. HPMC виготовляється шляхом модифікації природної целюлози за допомогою ряду хімічних реакцій.

Першим кроком у виготовленні ГПМЦ є отримання вихідного матеріалу целюлози. Це можна зробити шляхом вилучення целюлози з рослинних джерел, таких як деревна целюлоза, бавовна або бамбук. Потім целюлозу обробляють лужним розчином, таким як гідроксид натрію або гідроксид калію, щоб видалити домішки та розщепити целюлозні волокна на більш дрібні частинки. Цей процес відомий як мерсеризація, і він робить целюлозу більш реакційною та легшою для модифікації.

Після мерсеризації целюлоза реагує із сумішшю пропіленоксиду та метилхлориду для введення гідроксипропілових та метильних груп на целюлозну основу. Гідроксипропілові групи додають для покращення розчинності та водоутримуючих властивостей целюлози, тоді як метильні групи додають для підвищення стабільності та зниження реакційної здатності целюлози. Реакцію зазвичай проводять у присутності каталізатора, такого як гідроксид натрію або гідроксид калію, і в контрольованих умовах температури, тиску та часу реакції.

Ступінь заміщення (DS) HPMC відноситься до кількості гідроксипропілових і метильних груп, які вводяться в целюлозний скелет. DS може змінюватися залежно від бажаних властивостей HPMC і конкретного застосування, для якого він використовується. Як правило, більш високі значення DS призводять до ГПМЦ з нижчою в’язкістю та вищими швидкостями розчинення, тоді як нижчі значення DS призводять до ГПМЦ з вищою в’язкістю та повільнішими швидкостями розчинення.

Після завершення реакції отриманий продукт очищають і сушать для отримання порошку HPMC. Процес очищення передбачає видалення будь-яких хімічних речовин, що не прореагували, залишків розчинників та інших домішок із HPMC. Зазвичай це здійснюється за допомогою комбінації етапів промивання, фільтрації та сушіння.

Кінцевий продукт являє собою білий або майже білий порошок без запаху та смаку. HPMC розчиняється у воді та багатьох органічних розчинниках і може утворювати гелі, плівки та інші структури залежно від умов використання. Це неіонний полімер, що означає, що він не несе електричного заряду, і зазвичай вважається нетоксичним і безпечним для використання в широкому діапазоні застосувань.

HPMC використовується в широкому діапазоні рецептур, включаючи фарби, клеї, герметики, фармацевтичні та харчові продукти. У будівництві HPMC часто використовується як загусник, сполучна речовина та плівкоутворювач у продуктах на основі цементу та гіпсу, таких як будівельні розчини, цементні розчини та суміші для швів.