Hidroksipropilmetilceluloze (HPMC) ir dabisks polimēru materiāls, ko parasti izmanto pārtikā, medicīnā, kosmētikā un citos laukos. Tās viskozitāte ir svarīgs rādītājs, kas ietekmē tā veiktspēju, kas parasti ir cieši saistīts ar tādiem faktoriem kā HPMC molekulmasa, šķīduma koncentrācija, šķīdinātāja veids un temperatūra.
1. Molekulmasa
HPMC molekulmasa ir viens no kritiskākajiem faktoriem, kas ietekmē tā viskozitāti. Vispārīgi runājot, jo lielāka ir molekulmasa, jo ilgāka HPMC molekulārā ķēde, jo sliktāka ir plūstamība un jo augstāka ir viskozitāte. Tas notiek tāpēc, ka makromolekulārās ķēdes struktūra nodrošina vairāk starpmolekulāru mijiedarbību, kā rezultātā rodas stingrāki risinājuma plūstamības ierobežojumi. Tāpēc tajā pašā koncentrācijā HPMC šķīdumiem ar lielākiem molekulmasas svariem parasti ir lielāka viskozitāte.
Molekulmasas palielināšanās ietekmē arī šķīduma viskoelastīgās īpašības. HPMC šķīdumiem ar lielāku molekulmasu ir spēcīgāka vīzuelastība ar zemāku bīdes ātrumu, savukārt ar lielāku bīdes ātrumu tie var izturēties, piemēram, Ņūtona šķidrumi. Tas padara HPMC sarežģītāku reoloģisko izturēšanos dažādos lietošanas scenārijos.
2. Šķīduma koncentrācija
Šķīduma koncentrācijai ir būtiska ietekme uz HPMC viskozitāti. Palielinoties HPMC koncentrācijai, palielinās mijiedarbība starp molekulām šķīdumā, kā rezultātā palielinās plūsmas pretestība un tādējādi palielina viskozitāti. Vispārīgi runājot, HPMC koncentrācija parāda nelineāru augšanu noteiktā diapazonā, tas ir, ātrums, kādā viskozitāte palielinās, pakāpeniski palēninoties.
Īpaši augstas koncentrācijas šķīdumos mijiedarbība starp molekulārajām ķēdēm ir spēcīgāka, un var notikt tīkla struktūras vai želeja, kas vēl vairāk palielinās šķīduma viskozitāti. Tāpēc rūpnieciskos lietojumos, lai panāktu ideālu viskozitātes kontroli, bieži ir jāpielāgo HPMC koncentrācija.
3. Šķīdinātāja tips
HPMC šķīdība un viskozitāte ir saistīta arī ar izmantotā šķīdinātāja veidu. HPMC parasti izmanto ūdeni kā šķīdinātāju, bet noteiktos īpašos apstākļos var izmantot arī citus šķīdinātājus, piemēram, etanolu un acetonu. Ūdens kā polārs šķīdinātājs var spēcīgi mijiedarboties ar hidroksilgrupu un metilgrupām HPMC molekulās, lai veicinātu tā izšķīšanu.
Šķīdinātāja polaritāte, temperatūra un mijiedarbība starp šķīdinātāju un HPMC molekulām ietekmēs HPMC šķīdību un viskozitāti. Piemēram, ja tiek izmantots zemas polaritātes šķīdinātājs, HPMC šķīdība samazinās, izraisot zemāku šķīduma viskozitāti.
4. Temperatūra
Ļoti nozīmīga ir arī temperatūras ietekme uz HPMC viskozitāti. Parasti HPMC šķīduma viskozitāte samazinās, paaugstinoties temperatūrai. Tas notiek tāpēc, ka, paaugstinoties temperatūrai, palielinās molekulārā siltuma kustība, kā rezultātā mijiedarbības spēks vājinās starp molekulām, tādējādi samazinot viskozitāti.
Dažos temperatūras diapazonos HPMC šķīduma reoloģiskās īpašības parāda acīmredzamāku ne-Ņūtona šķidruma izturēšanos, tas ir, viskozitāti ne tikai ietekmē bīdes ātrums, bet arī būtiski ietekmē temperatūras izmaiņas. Tāpēc praktiskā lietojumā temperatūras izmaiņu kontrole ir viens no efektīvajiem līdzekļiem HPMC viskozitātes pielāgošanai.
5. Bīdes ātrums
HPMC šķīduma viskozitāti ietekmē ne tikai statiski faktori, bet arī bīdes ātrums. HPMC ir ne-Ņūtona šķidrums, un tā viskozitāte mainās, mainot bīdes ātrumu. Vispārīgi runājot, HPMC šķīdums parāda lielāku viskozitāti ar zemu bīdes ātrumu, savukārt viskozitāte ievērojami samazinās ar lielu bīdes ātrumu. Šo parādību sauc par bīdes retināšanu.
Bīdes ātruma ietekme uz HPMC šķīduma viskozitāti parasti ir saistīta ar molekulāro ķēžu plūsmas izturēšanos. Ar zemāku bīdes ātrumu molekulārajām ķēdēm ir tendence sapulcēties kopā, kā rezultātā rodas lielāka viskozitāte; Pie lielākiem bīdes ātrumiem mijiedarbība starp molekulārajām ķēdēm ir salauzta un viskozitāte ir salīdzinoši zema.
6. PH vērtība
HPMC viskozitāte ir saistīta arī ar šķīduma pH vērtību. HPMC molekulas satur regulējamu hidroksipropila un metilgrupas, un šo grupu lādiņa stāvokli ietekmē pH. Dažos pH diapazonos HPMC molekulas var jonizēt vai veidot želejas, tādējādi mainot šķīduma viskozitāti.
Parasti skābā vai sārmainā vidē HPMC struktūra var mainīties, ietekmējot tā mijiedarbību ar šķīdinātāja molekulām un, savukārt, ietekmējot viskozitāti. Dažādās pH vērtībās HPMC risinājumu stabilitāte un reoloģija var arī atšķirties, tāpēc lietošanas laikā pH kontrolei jāpievērš īpaša uzmanība.
7. Piedevu ietekme
Papildus iepriekšminētajiem faktoriem arī dažas piedevas, piemēram, sāļi un virsmaktīvās vielas, var ietekmēt arī HPMC viskozitāti. Sāļu pievienošana bieži var mainīt šķīduma jonu stiprumu, tādējādi ietekmējot HPMC molekulu šķīdību un viskozitāti. Virsmaktīvās vielas var mainīt HPMC molekulāro struktūru, mainot mijiedarbību starp molekulām, tādējādi mainot tās viskozitāti.
HPMC viskozitāti ietekmē daudzi faktori, ieskaitot molekulmasu, šķīduma koncentrāciju, šķīdinātāja veidu, temperatūru, bīdes ātrumu, pH vērtību un piedevas. Lai kontrolētu HPMC viskozitātes raksturlielumus, šie faktori ir pamatoti jāpielāgo atbilstoši faktiskajām piemērošanas prasībām. Izprotot šos ietekmējošos faktorus, HPMC veiktspēju var optimizēt dažādos ražošanas un lietošanas scenārijos, lai nodrošinātu tā stabilitāti un efektivitāti dažādās lietojumprogrammās.
Pasta laiks: 15.-15. Februāris