Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC) เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสอีเทอร์ที่สำคัญซึ่งมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาอุตสาหกรรมหลายแห่งเนื่องจากมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ คุณสมบัติความหนืดเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของ HPMC ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพในการใช้งานต่างๆ
1. คุณสมบัติพื้นฐานของ HPMC
HPMC เป็นอีเทอร์เซลลูโลสที่ไม่มีประจุซึ่งได้มาจากการแทนที่ส่วนหนึ่งของหมู่ไฮดรอกซิล (–OH) ในโมเลกุลเซลลูโลสด้วยหมู่เมทอกซี (–OCH3) และหมู่ไฮดรอกซีโพรพิล (–OCH2CH(OH)CH3) มีความสามารถในการละลายน้ำได้ดีและตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิดทำให้เกิดสารละลายคอลลอยด์โปร่งใส ความหนืดของ HPMC ส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยน้ำหนักโมเลกุล ระดับของการทดแทน (DS ระดับของการทดแทน) และการกระจายของสารทดแทน
2. การหาค่าความหนืดของ HPMC
ความหนืดของสารละลาย HPMC มักจะวัดโดยใช้เครื่องวัดความหนืดแบบหมุนหรือเครื่องวัดความหนืดของเส้นเลือดฝอย เมื่อทำการวัด ต้องให้ความสนใจกับความเข้มข้น อุณหภูมิ และอัตราเฉือนของสารละลาย เนื่องจากปัจจัยเหล่านี้อาจส่งผลต่อค่าความหนืดอย่างมีนัยสำคัญ
ความเข้มข้นของสารละลาย: ความหนืดของ HPMC จะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของสารละลายที่เพิ่มขึ้น เมื่อความเข้มข้นของสารละลาย HPMC ต่ำลง ปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลจะอ่อนลงและความหนืดจะลดลง เมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้น ความพันกันและปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
อุณหภูมิ: ความหนืดของสารละลาย HPMC มีความไวต่ออุณหภูมิมาก โดยทั่วไปเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความหนืดของสารละลาย HPMC จะลดลง นี่เป็นเพราะอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่เพิ่มขึ้นและปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอลง ควรสังเกตว่า HPMC ที่มีระดับการทดแทนและน้ำหนักโมเลกุลต่างกันมีความไวต่ออุณหภูมิต่างกัน
อัตราเฉือน: สารละลาย HPMC แสดงพฤติกรรมเทียมพลาสติก (การทำให้ผอมบางด้วยแรงเฉือน) กล่าวคือ ความหนืดจะสูงขึ้นที่อัตราเฉือนต่ำ และลดลงที่อัตราเฉือนสูง พฤติกรรมนี้เกิดจากแรงเฉือนที่จัดแนวโซ่โมเลกุลตามทิศทางแรงเฉือน ซึ่งช่วยลดการพันกันและอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุล
3. ปัจจัยที่ส่งผลต่อความหนืดของ HPMC
น้ำหนักโมเลกุล: น้ำหนักโมเลกุลของ HPMC เป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่กำหนดความหนืด โดยทั่วไป ยิ่งน้ำหนักโมเลกุลมากขึ้น ความหนืดของสารละลายก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย เนื่องจากโมเลกุลของ HPMC ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นเครือข่ายที่พันกันมากกว่า ซึ่งจะเป็นการเพิ่มแรงเสียดทานภายในของสารละลาย
ระดับของการทดแทนและการกระจายของสารทดแทน: จำนวนและการกระจายของสารทดแทนเมทอกซีและไฮดรอกซีโพรพิลใน HPMC ก็ส่งผลต่อความหนืดของมันเช่นกัน โดยทั่วไป ยิ่งระดับการทดแทนเมทอกซี (DS) สูงเท่าใด ความหนืดของ HPMC ก็จะยิ่งต่ำลง เนื่องจากการใส่องค์ประกอบทดแทนเมทอกซีจะช่วยลดแรงยึดเกาะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล การแนะนำสารทดแทนไฮดรอกซีโพรพิลจะเพิ่มปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลซึ่งจะเพิ่มความหนืด นอกจากนี้ การกระจายตัวขององค์ประกอบทดแทนที่สม่ำเสมอยังช่วยสร้างระบบสารละลายที่เสถียรและเพิ่มความหนืดของสารละลาย
ค่า pH ของสารละลาย: แม้ว่า HPMC จะเป็นโพลีเมอร์ที่ไม่มีไอออนิกและความหนืดของมันไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงค่า pH ของสารละลาย แต่ค่า pH ที่สูงเกินไป (มีความเป็นกรดหรือด่างมาก) อาจทำให้โครงสร้างโมเลกุลของ HPMC จึงส่งผลต่อความหนืด
4. สาขาการสมัครของ HPMC
เนื่องจากมีลักษณะความหนืดที่ดีเยี่ยม HPMC จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา:
วัสดุก่อสร้าง: ในวัสดุก่อสร้าง HPMC ใช้เป็นสารเพิ่มความหนาและสารกักเก็บน้ำเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการก่อสร้างและเพิ่มความต้านทานการแตกร้าว
อุตสาหกรรมยา: ในอุตสาหกรรมยา HPMC ถูกใช้เป็นสารยึดเกาะสำหรับยาเม็ด สารสร้างฟิล์มสำหรับแคปซูล และเป็นตัวพาสำหรับยาที่ออกฤทธิ์ต่อเนื่อง
อุตสาหกรรมอาหาร: HPMC ใช้เป็นสารเพิ่มความข้นและความคงตัวในอุตสาหกรรมอาหารสำหรับการผลิตไอศกรีม เยลลี่ และผลิตภัณฑ์จากนม
ผลิตภัณฑ์เคมีรายวัน: ในผลิตภัณฑ์เคมีรายวัน HPMC ใช้เป็นสารเพิ่มความข้นและความคงตัวสำหรับการผลิตแชมพู เจลอาบน้ำ ยาสีฟัน ฯลฯ
ลักษณะความหนืดของ HPMC เป็นพื้นฐานของประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในการใช้งานต่างๆ ด้วยการควบคุมน้ำหนักโมเลกุล ระดับของการทดแทน และสภาวะของสารละลายของ HPMC ความหนืดของ HPMC จึงสามารถปรับให้ตรงตามความต้องการในการใช้งานที่แตกต่างกันได้ ในอนาคต การวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างโมเลกุลของ HPMC และความหนืด จะช่วยพัฒนาผลิตภัณฑ์ HPMC ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น และขยายขอบเขตการใช้งานต่อไป
เวลาโพสต์: Jul-20-2024