Хидроксипропил метилцелулоза (ХПМЦ) је водотопљив полимер који се обично користи у индустрији, медицини и храни. Једна од главних функција ХПМЦ-а у различитим производима је прилагођавање вискозности која се постиже сопственом молекуларном структуром и интеракцијом са растварачима (обично воде).
1. Молекуларна структура ХПМЦ-а и њен утицај на вискозност
ХПМЦ се састоји од окоснице целулозе са метокси и хидроксипропил супституентима. Њени цјеници целулозе носе велики број хидроксилних група (-ОХ), који могу формирати водоничне везе са молекулама воде, на тај начин повећавајући вискозитет раствора. Хидроксипропил и метокси супституенци у ХПМЦ молекули такође утичу на његов афинитет и растворљивост водом. У води, ХПМЦ молекуларни ланац може се одвити и упијају велику количину воде, повећавајући тако вискозност раствора.
Различите врсте ХПМЦ-а показаће различите карактеристике вискозности због различитих степена метокси и хидроксипропил супституције. Генерално гледано, ХПМЦ са вишим степеном хидроксипропилне супституције има снажну способност повећања вискозности, док је ХПМЦ са високим метокси садржаја разликује брзину растварања и температурне осетљивости. Стога молекуларна структура ХПМЦ-а има директан утицај на његов ефекат који се повећава вискозност.
2 Карактеристике растварања и вискозност ХПМЦ-а
ХПМЦ има добру растворљивост у води, што му омогућава значајно повећати вискозност у воденим растворима. У води, молекуларни ланци ХПМЦ апсорбују воду и формирају проширену мрежну структуру, што резултира смањењем флуидности раствора и пораст вискозности. Овај процес растварања је корак по корак, а температура и пХ имају значајан утицај на њега. Генерално, ХПМЦ се брже раствара на ниским температурама, али се његова вискозност повећава са све већом температуром. Стога је већа температура растварања у одређеном распону, то је већа вискозност решења.
Растворљивост ХПМЦ-а је такође повезана са пХ вредности медијума. У неутралном до слабо алкални распон, ХПМЦ се боље распада и повећава вискозност; Док су под снажним киселим или алкалним условима, растворљивост и вискозност ХПМЦ-а инхибирају се. Стога, у различитим производима, могућност прилагођавања вискозности ХПМЦ такође треба да размотри пХ вредност медијума.
3. Утицај ХПМЦ концентрације на вискозност
Концентрација ХПМЦ-а је један од кључних фактора који утичу на вискозност. Како се концентрација ХПМЦ повећава, мрежа молекуларне ланце формирана у раствору постаје гунчица и вискозност значајно расте. При малим концентрацијама, интеракција између ХПМЦ молекуларних ланаца је слаба, а вискозност раствора се не мења много. Међутим, када ХПМЦ концентрација достигне одређени ниво, умрежавање и заплетање између молекуларних ланаца узрокује да се вискозност експоненцијално повећа.
Експерименти показују да је концентрација ХПМЦ-а у одређеном распону, његова вискозност се повећава директним пропорцијом концентрацији. Међутим, када је концентрација превисока, реолошка својства раствора ће се мењати, показујући псеудопластичност или тикотропију, а вискозност се смањује уз пораст стопе смицања. Стога, у практичним апликацијама, количина ХПМЦ-а је потребно разумно контролисати према специфичним потребама за постизање идеалне вискозности.
4. Утицај молекуларне тежине на вискозитет
Молекуларна тежина ХПМЦ-а је такође важан фактор у одређивању његове вискозности. Генерално, већа је молекулска тежина ХПМЦ-а, то је виско вискозност његовог решења. То је зато што ХПМЦ са великом молекулском тежином може формирати дуже молекуларне ланце и сложеније мрежне структуре, чиме ометају флуидност решења и повећава вискозност. Стога се ХПМЦ са различитим молекуларним тежинама може користити за прилагођавање вискозности различитих производа.
У неким апликацијама, избор веће молекулске тежине ХПМЦ може значајно побољшати конзистентност производа, као што је згушњивач у грађевинском материјалу; Док је у другим апликацијама, као што је фармацеутско поље, потребно је изабрати ниску молекулску тежину ХПМЦ да би се прилагодио брзину ослобађања лека или побољшао укус.
5. Утицај температуре на вискозитет ХПМЦ раствора
Вискозност ХПМЦ се значајно мења температуром. Генерално гледано, вискозност ХПМЦ раствора опада на вишим температурама. То је зато што висока температура уништава водоничне везе између хПМЦ молекула и смањује степен заплете молекуларних ланаца, чиме се смањује вискозност раствора. Међутим, у неким посебним случајевима вискозност ХПМЦ-а може се повећати унутар одређеног температурног опсега, што је уско повезано са његовом молекуларном структуром и животној средини решења.
На ниским температурама вискозност ХПМЦ раствора је висока и кретање молекуларних ланаца је ограничен. Ова некретнина чини добро у апликацијама у којима се треба повећати вискозност производа на ниским температурама.
6 Утицај стопе смицања на вискозитет ХПМЦ-а
ХПМЦ решења обично показују да су смиривање карактеристика разрјеђивања, односно, вискозност се смањује са повећањем стопе смицања. При ниским стопи смицања, мрежна структура ХПМЦ молекуларног ланца релативно је потпуна, што омета флуидност раствора, на тај начин показује вишку вискозност. Међутим, на високим стопама смицања, унстрабино је уништено заплетање и умрежавање молекуларних ланаца, а вискозност се смањује. Ова некретнина се широко користи у индустријама као што су грађевински материјал, боје и премази и могу побољшати рад производње током изградње.
7. Утицај спољних адитива
У многим апликацијама ХПМЦ се често користи заједно са другим адитивима. Различите врсте адитива, попут соли, површински активних средстава и других полимера, утицаће на вискозност ХПМЦ-а. На пример, неки адитиви соли могу смањити вискозност ХПМЦ решења јер јони соли ометају интеракцију између ХПМЦ молекуларних ланаца и уништавају формирану мрежу водоника. Неки згушњивачи могу радити синергистички са ХПМЦ-ом да повећају укупну вискозитет раствора.
Као широко коришћени згушњивач, ефекат ХПМЦ-а на вискозност производа углавном се постиже комбинованим ефектима његове молекуларне структуре, концентрације, молекуларне тежине, карактеристике растворљивости и спољне факторе као што су температура, стопа и адитиви за смирење. Развојем прилагођавања ових параметара ХПМЦ-а, може се постићи прецизна контрола вискозности производа у складу са потребама различитих поља апликација.
Вријеме поште: фебруар-17-2025