Hýdroxýprópýlmetýlsellulósa (HPMC) er mikilvæg sellulósaeterafleiða sem hefur verið mikið notuð á mörgum iðnaðarsviðum vegna einstakra eðlis- og efnafræðilegra eiginleika þess. Seigjueiginleikar þess eru einn mikilvægasti eiginleiki HPMC, sem hefur bein áhrif á frammistöðu þess í ýmsum forritum.
1. Grunneiginleikar HPMC
HPMC er ójónaður sellulósaeter sem fæst með því að skipta út hluta af hýdroxýlhópunum (–OH) í sellulósasameindinni fyrir metoxýhópa (–OCH3) og hýdroxýprópýlhópa (–OCH2CH(OH)CH3). Það hefur góða leysni í vatni og sumum lífrænum leysum og myndar gagnsæjar kvoðalausnir. Seigja HPMC er aðallega ákvörðuð af mólþunga þess, skiptingarstigi (DS, Degree of Substitution) og skiptihópadreifingu.
2. Ákvörðun á seigju HPMC
Seigja HPMC lausna er venjulega mæld með snúningsseigjumæli eða háræðaseigjumæli. Við mælingar þarf að huga að styrkleika, hitastigi og skurðhraða lausnarinnar þar sem þessir þættir geta haft veruleg áhrif á seigjugildið.
Styrkur lausnar: Seigja HPMC eykst með aukningu lausnarstyrks. Þegar styrkur HPMC lausnar er lægri er víxlverkun milli sameinda veikara og seigja minni. Eftir því sem styrkurinn eykst eykst flækjan og víxlverkunin milli sameinda, sem veldur marktækri aukningu á seigju.
Hitastig: Seigja HPMC lausna er mjög viðkvæm fyrir hitastigi. Almennt, þegar hitastigið eykst, mun seigja HPMC lausnarinnar minnka. Þetta stafar af auknu hitastigi sem leiðir til aukinnar sameindahreyfingar og veiklaðrar samskipta milli sameinda. Það skal tekið fram að HPMC með mismunandi stiga útskiptingu og mólmassa hafa mismunandi næmi fyrir hitastigi.
Skúfhraði: HPMC lausnir sýna gerviþynnandi hegðun, þ.e. seigja er hærri við lágan skurðhraða og minnkar við háan skurðhraða. Þessi hegðun stafar af skurðkrafti sem stilla saman sameindakeðjum meðfram skurðstefnunni og dregur þannig úr flækjum og víxlverkunum milli sameinda.
3. Þættir sem hafa áhrif á HPMC seigju
Mólþyngd: Mólþungi HPMC er einn af lykilþáttunum sem ákvarða seigju þess. Almennt talað, því stærri sem mólþunginn er, því meiri seigja lausnarinnar. Þetta er vegna þess að HPMC sameindir með mikla mólþunga eru líklegri til að mynda flækjunet og auka þannig innri núning lausnarinnar.
Staðgengisstig og skiptihópadreifing: Fjöldi og dreifing metoxý- og hýdroxýprópýlsetuefna í HPMC hefur einnig áhrif á seigju þess. Almennt, því hærra sem metoxýskiptingu (DS) er, því lægri er seigja HPMC, vegna þess að innleiðing metoxýsetuhópa mun draga úr vetnisbindingarkrafti milli sameinda. Innleiðing hýdroxýprópýlsetuefna mun auka millisameindasamskipti og auka þar með seigju. Að auki hjálpar samræmd dreifing skiptihópa við að mynda stöðugt lausnarkerfi og auka seigju lausnarinnar.
pH-gildi lausnarinnar: Þó að HPMC sé ójónuð fjölliða og seigja hennar sé ekki viðkvæm fyrir breytingum á pH-gildi lausnarinnar, geta mikil pH-gildi (mjög súrt eða mjög basískt) valdið niðurbroti á sameindabyggingu HPMC, sem hefur þannig áhrif á seigjuna.
4. Umsóknarsvið HPMC
Vegna framúrskarandi seigjueiginleika er HPMC mikið notað á mörgum sviðum:
Byggingarefni: Í byggingarefni er HPMC notað sem þykkingarefni og vatnsheldur til að bæta byggingarframmistöðu og auka sprunguþol.
Lyfjaiðnaður: Í lyfjaiðnaðinum er HPMC notað sem bindiefni fyrir töflur, filmumyndandi efni fyrir hylki og burðarefni fyrir lyf sem eru með langvarandi losun.
Matvælaiðnaður: HPMC er notað sem þykkingarefni og sveiflujöfnun í matvælaiðnaði til framleiðslu á ís, hlaupi og mjólkurvörum.
Daglegar efnavörur: Í daglegum efnavörum er HPMC notað sem þykkingarefni og sveiflujöfnun til framleiðslu á sjampói, sturtugeli, tannkremi o.fl.
Seigjueiginleikar HPMC eru grundvöllur framúrskarandi frammistöðu þess í ýmsum forritum. Með því að stjórna mólþunga, skiptingarstigi og lausnarskilyrðum HPMC er hægt að stilla seigju þess til að mæta mismunandi notkunarþörfum. Í framtíðinni munu ítarlegar rannsóknir á tengslum milli HPMC sameindabyggingar og seigju hjálpa til við að þróa HPMC vörur með betri afköstum og auka enn frekar notkunarsvið þess.
Birtingartími: 20. júlí 2024