Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je naravni polimerni material, ki se običajno uporablja v hrani, medicini, kozmetiki in drugih poljih. Njegova viskoznost je pomemben kazalnik, ki vpliva na njegovo delovanje, ki je običajno tesno povezan z dejavniki, kot so molekulska masa HPMC, koncentracija raztopine, vrsta topila in temperatura.
1. molekularna teža
Molekularna teža HPMC je eden najbolj kritičnih dejavnikov, ki vplivajo na njegovo viskoznost. Na splošno velja, da večja kot je molekularna teža, daljša kot je molekularna veriga HPMC, slabša je fluidnost in višja je viskoznost. To je zato, ker struktura makromolekularne verige zagotavlja več medmolekularnih interakcij, kar ima za posledico močnejše omejitve pretočnosti raztopine. Zato imajo v isti koncentraciji raztopine HPMC z večjo molekulsko maso običajno večje viskoznosti.
Povečanje molekulske mase vpliva tudi na viskoelastične lastnosti raztopine. Raztopine HPMC z večjo molekulsko maso kažejo močnejšo viskoelastičnost z nižjo hitrostjo striženja, medtem ko se pri višjih strižnih stopnjah lahko obnašajo kot newtonske tekočine. Zaradi tega ima HPMC bolj zapleteno reološko vedenje v različnih scenarijih uporabe.
2. Koncentracija raztopine
Koncentracija raztopine pomembno vpliva na viskoznost HPMC. Ko se koncentracija HPMC povečuje, se interakcija med molekulami v raztopini poveča, kar ima za posledico povečano odpornost na pretok in s tem povečano viskoznost. Na splošno koncentracija HPMC kaže nelinearno rast v določenem območju, to je hitrost, s katero se viskoznost s koncentracijo postopoma upočasni.
Zlasti v raztopinah z visoko koncentracijo je interakcija med molekularnimi verigami močnejša in lahko pride do omrežnih struktur ali gelacije, kar bo še povečalo viskoznost raztopine. Zato je pri industrijskih aplikacijah za doseganje idealnega nadzora viskoznosti pogosto treba prilagoditi koncentracijo HPMC.
3. Vrsta topila
Topnost in viskoznost HPMC sta povezana tudi z vrsto uporabljenega topila. HPMC običajno uporablja vodo kot topilo, v določenih posebnih pogojih pa se lahko uporabijo tudi druga topila, kot sta etanol in aceton. Voda kot polarno topilo lahko močno komunicira s hidroksilno in metilno skupino v molekulah HPMC, da spodbudi njegovo raztapljanje.
Polarnost topila, temperatura in interakcija med topilom in molekulami HPMC bodo vplivala na topnost in viskoznost HPMC. Na primer, ko se uporabi topilo z nizko polarnostjo, se topnost HPMC zmanjša, kar ima za posledico nižjo viskoznost raztopine.
4. temperatura
Tudi vpliv temperature na viskoznost HPMC je zelo pomemben. Na splošno se viskoznost raztopine HPMC zmanjšuje s povečanjem temperature. To je zato, ker ko se temperatura zviša, se molekularno toplotno gibanje poveča, kar ima za posledico oslabitev sile interakcije med molekulami in s tem zmanjša viskoznost.
V določenih temperaturnih območjih reološke lastnosti raztopine HPMC kažejo bolj očitno ne-newtonsko vedenje tekočine, to je, da na viskoznost ne vpliva le hitrost striženja, ampak tudi pomembno vplivajo na temperaturne spremembe. Zato je v praktičnih aplikacijah nadzor temperaturnih sprememb eno od učinkovitih sredstev za prilagoditev viskoznosti HPMC.
5. Stiska hitrost
Na viskoznost raztopine HPMC ne vplivajo samo statični dejavniki, ampak tudi hitrost striženja. HPMC je ne-newtonska tekočina, njegova viskoznost pa se spreminja s spremembo hitrosti striženja. Na splošno raztopina HPMC kaže večjo viskoznost pri nizki hitrosti striženja, medtem ko se viskoznost pri visokih strižnih stopnjah znatno zmanjša. Ta pojav se imenuje strižno redčenje.
Vpliv strižne hitrosti na viskoznost raztopine HPMC je običajno povezan s pretočnim obnašanjem molekulskih verig. Pri nižji stopnji striženja se molekularne verige ponavadi zapletejo skupaj, kar ima za posledico večjo viskoznost; Pri višjih hitrostih striženja je interakcija med molekularnimi verigami pokvarjena in viskoznost je relativno nizka.
6. pH vrednost
Viskoznost HPMC je povezana tudi s pH vrednostjo raztopine. Molekule HPMC vsebujejo nastavljive hidroksipropil in metilne skupine, na stanje naboja teh skupin pa vpliva pH. V določenih območjih pH lahko molekule HPMC ionizirajo ali tvorijo gele in s tem spremenijo viskoznost raztopine.
Na splošno se v kislih ali alkalnih okoljih lahko spremeni struktura HPMC, kar vpliva na njegovo interakcijo z molekulami topila in posledično vpliva na viskoznost. Pri različnih pH vrednostih se lahko stabilnost in reologija rešitev HPMC razlikujeta tudi, zato je treba med uporabo nameniti posebno pozornost.
7. Vpliv dodatkov
Poleg zgornjih dejavnikov lahko nekateri dodatki, kot so soli in površinsko aktivne snovi, vplivajo tudi na viskoznost HPMC. Dodajanje soli lahko pogosto spremeni ionsko trdnost raztopine in s tem vpliva na topnost in viskoznost molekul HPMC. Površinsko aktivne snovi lahko spremenijo molekularno strukturo HPMC s spreminjanjem interakcije med molekulami in s tem spremenijo njegovo viskoznost.
Na viskoznost HPMC vplivajo številni dejavniki, vključno z molekulsko maso, koncentracijo raztopine, tipom topila, temperaturo, hitrostjo striženja, pH vrednostjo in dodatki. Za nadzor značilnosti viskoznosti HPMC je treba te dejavnike primerno prilagoditi glede na dejanske zahteve uporabe. Z razumevanjem teh vplivnih dejavnikov je mogoče učinkovitost HPMC optimizirati v različnih scenarijih za proizvodnjo in uporabo, da se zagotovi njena stabilnost in učinkovitost v različnih aplikacijah.
Čas objave: februar-15-2025