ความสัมพันธ์ระหว่างการกักเก็บน้ำและอุณหภูมิของ HPMC

1. โครงสร้างและการกักเก็บน้ำของ HPMC

HPMC ทำโดยการปรับเปลี่ยนทางเคมีของเซลลูโลสธรรมชาติส่วนใหญ่โดยการแนะนำของ hydroxypropyl (-C3H7OH) และ methyl (-CH3) กลุ่มลงในห่วงโซ่เซลลูโลสซึ่งให้ความสามารถในการละลายและการควบคุมที่ดี กลุ่มไฮดรอกซิล (-OH) ในโมเลกุล HPMC สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของน้ำ ดังนั้น HPMC สามารถดูดซับน้ำและรวมกับน้ำแสดงการกักเก็บน้ำ

 

การกักเก็บน้ำหมายถึงความสามารถของสารในการเก็บน้ำ สำหรับ HPMC ส่วนใหญ่จะปรากฏในความสามารถในการรักษาปริมาณน้ำในระบบผ่านการให้ความชุ่มชื้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุณหภูมิสูงหรือสภาพแวดล้อมความชื้นสูงซึ่งสามารถป้องกันการสูญเสียน้ำอย่างรวดเร็วและรักษาความสามารถในการเปียกของสาร เนื่องจากความชุ่มชื้นในโมเลกุล HPMC มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการทำงานร่วมกันของโครงสร้างโมเลกุลการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจะส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการดูดซับน้ำและการกักเก็บน้ำของ HPMC

 

2. ผลของอุณหภูมิต่อการกักเก็บน้ำของ HPMC

ความสัมพันธ์ระหว่างการกักเก็บน้ำของ HPMC และอุณหภูมิสามารถพูดคุยได้จากสองด้าน: หนึ่งคือผลของอุณหภูมิต่อความสามารถในการละลายของ HPMC และอีกด้านหนึ่งคือผลของอุณหภูมิต่อโครงสร้างโมเลกุลและความชุ่มชื้น

 

2.1 ผลของอุณหภูมิต่อความสามารถในการละลายของ HPMC

ความสามารถในการละลายของ HPMC ในน้ำเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ โดยทั่วไปความสามารถในการละลายของ HPMC จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นโมเลกุลของน้ำจะได้รับพลังงานความร้อนมากขึ้นส่งผลให้การปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลของน้ำลดลงซึ่งจะส่งเสริมการสลายตัวของ HPMC- สำหรับ HPMC การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอาจทำให้ง่ายต่อการเกิดสารละลายคอลลอยด์ซึ่งจะช่วยเพิ่มการกักเก็บน้ำในน้ำ

 

อย่างไรก็ตามอุณหภูมิสูงเกินไปอาจเพิ่มความหนืดของสารละลาย HPMC ซึ่งมีผลต่อคุณสมบัติการไหลและการกระจายตัว แม้ว่าผลกระทบนี้จะเป็นผลบวกต่อการปรับปรุงความสามารถในการละลาย แต่อุณหภูมิสูงเกินไปอาจเปลี่ยนความเสถียรของโครงสร้างโมเลกุลและนำไปสู่การลดลงของการกักเก็บน้ำ

 

2.2 ผลของอุณหภูมิต่อโครงสร้างโมเลกุลของ HPMC

ในโครงสร้างโมเลกุลของ HPMC พันธะไฮโดรเจนส่วนใหญ่เกิดขึ้นกับโมเลกุลของน้ำผ่านกลุ่มไฮดรอกซิลและพันธะไฮโดรเจนนี้มีความสำคัญต่อการกักเก็บน้ำของ HPMC เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความแข็งแรงของพันธะไฮโดรเจนอาจเปลี่ยนแปลงได้ส่งผลให้แรงที่ลดลงระหว่างโมเลกุล HPMC และโมเลกุลของน้ำซึ่งจะส่งผลต่อการกักเก็บน้ำ โดยเฉพาะการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะทำให้พันธะไฮโดรเจนในโมเลกุล HPMC จะแยกตัวออกซึ่งจะช่วยลดการดูดซึมน้ำและความสามารถในการกักเก็บน้ำ

 

นอกจากนี้ความไวต่ออุณหภูมิของ HPMC ยังสะท้อนให้เห็นในพฤติกรรมเฟสของการแก้ปัญหา HPMC ที่มีน้ำหนักโมเลกุลที่แตกต่างกันและกลุ่มย่อยที่แตกต่างกันมีความไวต่อความร้อนที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว HPMC น้ำหนักโมเลกุลต่ำมีความไวต่ออุณหภูมิมากขึ้นในขณะที่ HPMC น้ำหนักโมเลกุลสูงแสดงประสิทธิภาพที่มั่นคงมากขึ้น ดังนั้นในการใช้งานจริงจำเป็นต้องเลือกประเภท HPMC ที่เหมาะสมตามช่วงอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจงเพื่อให้แน่ใจว่าการกักเก็บน้ำที่อุณหภูมิการทำงาน

 

2.3 ผลของอุณหภูมิต่อการระเหยของน้ำ

ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงการกักเก็บน้ำของ HPMC จะได้รับผลกระทบจากการระเหยของน้ำเร่งที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิภายนอกสูงเกินไปน้ำในระบบ HPMC มีแนวโน้มที่จะระเหยไป แม้ว่า HPMC สามารถเก็บน้ำไว้ในระดับหนึ่งผ่านโครงสร้างโมเลกุล แต่อุณหภูมิสูงมากเกินไปอาจทำให้ระบบสูญเสียน้ำเร็วกว่าความสามารถในการกักเก็บน้ำของ HPMC ในกรณีนี้การกักเก็บน้ำของ HPMC จะถูกยับยั้งโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุณหภูมิสูงและสภาพแวดล้อมที่แห้ง

 

เพื่อบรรเทาปัญหานี้การศึกษาบางอย่างได้แสดงให้เห็นว่าการเพิ่ม humectants ที่เหมาะสมหรือการปรับส่วนประกอบอื่น ๆ ในสูตรสามารถปรับปรุงผลการกักเก็บน้ำของ HPMC ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูง ตัวอย่างเช่นโดยการปรับตัวดัดแปลงความหนืดในสูตรหรือเลือกตัวทำละลายที่มีปริมาณต่ำการกักเก็บน้ำของ HPMC สามารถปรับปรุงได้ในระดับหนึ่งลดผลกระทบของการเพิ่มอุณหภูมิต่อการระเหยของน้ำ