Hidroksipropilmetilceluloze (HPMC) ir celulozes atvasinājums, ko plaši izmanto celtniecības materiālu, farmaceitisko līdzekļu, pārtikas un kosmētikas laukos. HPMC viskozitāte ir viens no tā galvenajiem veiktspējas rādītājiem, jo tas tieši ietekmē plūstamību, pārklājuma īpašības, želejas īpašības un citas materiāla īpašības. Tāpēc izpratne par faktoriem, kas ietekmē HPMC viskozitāti, ir būtiska tā pielietošanai un produktu projektēšanai dažādās jomās.
1. Molekulmasas ietekme
HPMC molekulmasai ir būtiska ietekme uz viskozitāti. Jo lielāka ir molekulmasa, jo lielāka šķīduma viskozitāte. Tas notiek tāpēc, ka HPMC ar lielu molekulmasu veido sarežģītāku molekulārās ķēdes struktūru šķīdumā, kas palielina šķīduma iekšējo berzi un izraisa viskozitātes palielināšanos. Tajā pašā laikā liela molekulmasa izraisīs arī spēcīgākas reoloģiskas izmaiņas šķīdumā plūsmas procesa laikā, kas ir ļoti svarīgi pārklājumu, līmju un citu pielietojumu veiktspējas regulēšanai. Gan eksperimentālie, gan teorētiskie pētījumi parādīja, ka HPMC viskozitāte un molekulmasa aptuveni uzrāda spēka attiecības, tas ir, viskozitāte nepalielinās lineāri, palielinoties molekulmasai.
2. aizstāšanas pakāpes ietekme
Hydroxypropyl (-ch3chohch2-) un metil (-CH3) grupu aizstāšanas pakāpe HPMC ir galvenais faktors, kas ietekmē tā šķīdību un viskozitāti. Aizvietošanas pakāpe attiecas uz hidroksilgrupu (-OH) proporciju HPMC molekulārajā ķēdē, kas aizstāta ar hidroksipropil un metilgrupām. Kad palielinās hidroksipropilgrupu aizstāšanas pakāpe, vājināsies mijiedarbība starp HPMC molekulārajām ķēdēm, un molekulārās ķēdes būs vieglāk paplašināties ūdens šķīdumā, tādējādi palielinot šķīduma viskozitāti; Kaut arī metilgrupu palielināšanās mēdz palielināt šķīduma hidrofobitāti, kā rezultātā šķīdība samazinās, tādējādi ietekmējot viskozitāti. Parasti HPMC ar augstu aizvietošanas pakāpi ir augsta šķīdība un viskozitāte, un tas var apmierināt dažādu lauku viskozitātes vajadzības.
3. Šķīduma koncentrācijas ietekme
HPMC šķīduma viskozitāte ir cieši saistīta ar tā koncentrāciju. Palielinoties šķīduma koncentrācijai, molekulu mijiedarbība ievērojami palielinās, izraisot šķīduma viskozitāti strauji pieaugt. Zemākā koncentrācijā HPMC molekulas pastāv atsevišķu ķēžu veidā, un viskozitāte mainās salīdzinoši gludi; Kad koncentrācija sasniedz noteiktu kritisko vērtību, HPMC molekulas sapulcēs un mijiedarbosies savā starpā, veidojot tīkla struktūru, izraisot viskozitātes strauji palielināties. Turklāt šķīduma koncentrācijas palielināšanās izraisīs arī HPMC bīdes sabiezēšanu, tas ir, viskozitāte palielināsies ar lielu bīdes spēku.
4. šķīdinātāja veida ietekme
Šķīdinātāja tipam ir arī būtiska ietekme uz HPMC šķīdību un viskozitāti. HPMC var izšķīdināt ūdenī un dažus organiskus šķīdinātājus (piemēram, metanolu, etanolu, acetonu), bet dažādiem šķīdinātājiem ir atšķirīga šķīdība un izkliedējamība. Ūdenī HPMC parasti pastāv augstākā viskozitātes formā, savukārt organiskos šķīdinātājos tas uzrāda zemāku viskozitāti. Šķīdinātāja polaritāte vairāk ietekmē HPMC viskozitāti. Šķīdinātāji ar augstāku polaritāti (piemēram, ūdeni) uzlabos HPMC molekulu hidratāciju, tādējādi palielinot šķīduma viskozitāti. Nepolārie šķīdinātāji nevar pilnībā izšķīdināt HPMC, izraisot šķīdumu, lai parādītu zemāku viskozitāti vai nepilnīgu izšķīšanu. Turklāt šķīdinātāju maisījumu izvēle un attiecība arī ievērojami ietekmēs HPMC viskozitātes veiktspēju.
5. Temperatūras ietekme
Temperatūra ir viens no galvenajiem vides faktoriem, kas ietekmē HPMC viskozitāti. Parasti HPMC viskozitāte samazinās, paaugstinoties temperatūrai. Tas notiek tāpēc, ka augsta temperatūra iznīcinās ūdeņraža saites un citu mijiedarbību starp HPMC molekulārajām ķēdēm, padarot molekulārās ķēdes vieglāk slīdēšanu, tādējādi samazinot šķīduma viskozitāti. Dažās augstās temperatūrās HPMC var pat veikt želeju, lai veidotu stabilu gēla tīkla struktūru. Šis termiskās želejas īpašums tiek plaši izmantots celtniecības materiālos un pārtikas rūpniecībā, jo tas nodrošina atbilstošu viskozitāti un strukturālo atbalstu. Turklāt temperatūrai ir atšķirīga ietekme uz HPMC viskozitāti ar atšķirīgu molekulmasu un aizvietošanas pakāpi. Parasti HPMC ar lielu molekulmasu un augstu aizvietošanas pakāpi ir jutīgāki pret temperatūras izmaiņām.
6. PH vērtības ietekme
Lai arī HPMC ir neitrāls polimērs un parasti ir nejutīgs pret pH izmaiņām, tā viskozitāte joprojām var ietekmēt ārkārtējos pH apstākļos (piemēram, spēcīgā skābē vai sārmē). Tas notiek tāpēc, ka spēcīga skābes vai sārmu vide iznīcinās HPMC molekulāro struktūru un samazinās tā stabilitāti, kā rezultātā samazinās viskozitāte. Dažiem lietojumiem, piemēram, farmaceitiskiem preparātiem un pārtikas piedevām, pH kontrole ir īpaši svarīga, lai nodrošinātu, ka HPMC viskozitāte paliek stabila attiecīgajā diapazonā.
7. Jonu stiprības ietekme
Jonu stiprums šķīdumā ietekmē arī HPMC viskozitātes izturēšanos. Augsta jonu stipruma vides pasargās lādiņus uz HPMC molekulārajām ķēdēm, samazinot elektrostatisko atgrūšanos starp molekulārajām ķēdēm, padarot molekulu tuvošanos vieglāk, tādējādi samazinot viskozitāti. Parasti, gatavojot HPMC ūdens šķīdumus, jonu koncentrācija ir jākontrolē, lai nodrošinātu stabilu viskozitāti, kas ir īpaši svarīga farmaceitiskās un kosmētikas formulējumos.
HPMC viskozitāti ietekmē daudzi faktori, ieskaitot molekulmasu, aizvietošanas pakāpi, šķīduma koncentrāciju, šķīdinātāja veidu, temperatūru, pH vērtību un jonu stiprību. Molekulmasa un aizvietošanas pakāpe galvenokārt nosaka HPMC iekšējās viskozitātes raksturlielumus, savukārt ārējie apstākļi, piemēram, šķīduma koncentrācija, šķīdinātāja tips un temperatūra, ietekmē tā viskozitātes veiktspēju uzklāšanas laikā. Praktiskos lietojumos ir jāizvēlas atbilstoši HPMC tipi un kontroles apstākļi atbilstoši īpašām vajadzībām, lai sasniegtu ideālu viskozitātes veiktspēju. Šo faktoru mijiedarbība nosaka HPMC veiktspēju un piemērojamos laukus, nodrošinot teorētisku atbalstu tā plašajai pielietošanai būvniecības, farmācijas, pārtikas un citās nozarēs.
Pasta laiks: 15.-15. Februāris