Хидроксипропил метилцелулоза (ХПМЦ) је целулозни дериват који се широко користи у областима грађевинског материјала, фармацеутских производа, хране и козметике. Вискозност ХПМЦ-а један је од својих кључних показатеља перформанси, јер директно утиче на флуидност, својства премаза, својства гела и друге карактеристике материјала. Стога је разумевање фактора који утичу на вискозност ХПМЦ-а пресудно је за његову примену и дизајн производа у разним областима.
1. Утицај молекуларне тежине
Молекуларна тежина ХПМЦ има значајан утицај на вискозност. Што је већа молекулска тежина, што је виско вискозност решења. То је зато што је ХПМЦ са великом молекулском масе формира сложенију структуру молекуларног ланца у раствору, што повећава унутрашње трење решења и доводи до повећања вискозности. Истовремено, велика молекулска тежина такође ће изазвати јаче реолошке промене у раствору током процеса протока, што је веома важно за регулисање перформанси премаза, лепкова и других апликација. И експерименталне и теоријске студије показале су да вискозност и молекуларна тежина ХПМЦ-а отприлике показују однос снаге, односно вискозност се не повећава линеарно, јер се молекуларна тежина повећава.
2 Утицај степена супституције
Степен супституције хидроксипропил (-ЦХ3ЦХОХХ2-) и метил (-ЦХ3) група у ХПМЦ-у је кључни фактор који утиче на његову растворљивост и вискозност. Степен замене односи се на удео хидроксилних група (-ОХ) на ХПМЦ молекуларном ланцу супституисаним хидроксипропил и метилним групама. Када се степен супституције хидроксипропил група повећа, интеракција између ХПМЦ молекуларних ланаца ће ослабити, а молекуларни ланци ће бити лакше проширити у воденом раствору, повећавајући вискозност раствора; Иако ће пораст метил група имати тенденцију да повећа хидрофобност раствора, што је резултирало смањењем растворљивости, на тај начин утицало на вискозност. Генерално, ХПМЦ са високим степеном замене има велику растворљивост и вискозност и може да испуни потребе вискозности различитих области.
3. Утицај концентрације решења
Вискозност ХПМЦ раствора уско је повезана са њеном концентрацијом. Како се концентрација решења повећава, интеракција између молекула значајно расте, узрокујући да се вискозитет раствора нагло порасти. У нижим концентрацијама, ХПМЦ молекули постоје у облику појединачних ланаца, а вискозност се односи релативно глатко; Када концентрација достигне одређену критичну вредност, хПМЦ молекули ће уплестити и међусобно комуницирати, формирајући мрежну структуру, узрокујући да се вискозитет брзо повећа. Поред тога, повећање концентрације решења такође ће проузроковати да се ХПМЦ покаже задебљање смицања, односно вискозност ће се повећати под акцијом велике силе смицања.
4. Утицај врсте растварача
Врста растварача такође има важан утицај на растворљивост и вискозност ХПМЦ-а. ХПМЦ се може растворити у води и неким органским растварачима (као што је метанол, етанол, ацетон), али различити растварачи имају различиту растворљивост и диспербилност. У води, ХПМЦ обично постоји у вишим облику вискозности, док је у органским растварачима показује нижу вискозност. Поларитет растварача има већи утицај на вискозност ХПМЦ-а. Растварачи са вишом поларитетом (попут воде) побољшаће хидратацију ХПМЦ молекула, чиме се повећава вискозност решења. Неполарни растварачи не могу у потпуности растопити ХПМЦ, узрокујући да решење покаже нижу вискозност или непотпуно распуштање. Поред тога, избор и однос смеша растварача такође ће значајно утицати на перформансе вискозности ХПМЦ-а.
5. Утицај температуре
Температура је један од главних фактора животне средине који утичу на вискозност ХПМЦ-а. Генерално, вискозност ХПМЦ се смањује како се температура повећава. То је зато што ће висока температура уништити водоничне везе и друге интеракције између ХПМЦ молекуларних ланаца, чиме се молекуларни ланци лакше слазују, чиме се смањују вискозност раствора. На одређеним високим температурама, ХПМЦ може чак да прође гелацију да формира стабилну структуру гел мреже. Ова топлотна имовина се широко користи у грађевинским материјалима и прехрамбеним индустријама, јер пружа одговарајућу вискозност и структурну подршку. Поред тога, температура има различите ефекте на вискозност ХПМЦ-а са различитим молекуларним тежинама и степеном замене. Генерално, ХПМЦ-ови са великим молекуларним тежинама и високим степенима супституције осетљивији су на промене температуре.
6 Ефекат пХ вредности
Иако је ХПМЦ неутралан полимер и углавном је неосјетљив на промене пХ, његова вискозност и даље може утицати на екстремне пХ услове (попут снажне киселине или алкално окружења). То је зато што ће снажна киселина или алкални окружење уништити молекуларну структуру ХПМЦ-а и смањити његову стабилност, што резултира смањењем вискозности. За неке апликације, као што су фармацеутски препарати и адитиви за храну, контрола пХ посебно је важна да би се осигурало да вискозност ХПМЦ-а остане стабилна у одговарајућем опсегу.
7. Утицај јонске снаге
Јонска снага у решењу такође утиче на понашање вискозности ХПМЦ-а. Околина високе јонске чврстоће заштитиће трошкове на хПМЦ молекуларним ланцима, смањујући електростатичку одбојност између молекуларних ланаца, што олакшава молекуле да приступе, чиме се смањују вискозност. Генерално, приликом припреме водених раствора ХПМЦ-а, концентрација јона треба да се контролише како би се осигурала стабилна вискозност, што је посебно важно у фармацеутским и козметичким формулацијама.
Вискозност ХПМЦ-а утичу многи фактори, укључујући молекулску масу, степен супституције, концентрација раствора, врста растварача, температура, пХ вредност и јонска снага. Молекуларна тежина и степен супституције углавном одређују своје карактеристике високог вискозности ХПМЦ-а, док спољни услови као што су концентрација раствора, врста раствора и температура утичу на перформансе вискозности током примене. У практичним апликацијама, потребно је да се одабере одговарајуће врсте ХПМЦ-а и контролних услова у складу са специфичним потребама за постизање идеалних перформанси вискозности. Интеракција ових фактора одређује перформансе и применљива поља ХПМЦ-а, пружајући теоријска подршка за своју широку примену у грађевинарству, фармацеутским, храни и другим индустријама.
Вријеме поште: 15. фебруара