Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) to półsyntetyczny, rozpuszczalny w wodzie polimer otrzymywany z celulozy.Jest szeroko stosowany w różnych gałęziach przemysłu, m.in. farmaceutycznym, spożywczym, budowlanym i kosmetycznym, ze względu na swoje unikalne właściwości, takie jak zagęszczanie, wiązanie, błonotwórczość i stabilizacja.Należy jednak zauważyć, że HPMC nie ma określonej temperatury topnienia, ponieważ nie podlega prawdziwemu procesowi topienia, jak materiały krystaliczne.Zamiast tego pod wpływem ogrzewania ulega procesowi degradacji termicznej.
1. Właściwości HPMC:
HPMC to biały lub prawie biały, bezwonny proszek, rozpuszczalny w wodzie i wielu rozpuszczalnikach organicznych.Jego właściwości różnią się w zależności od czynników, takich jak stopień podstawienia (DS), masa cząsteczkowa i rozkład wielkości cząstek.Ogólnie rzecz biorąc, wykazuje następujące cechy:
Charakter niejonowy: HPMC nie przenosi w roztworze żadnego ładunku elektrycznego, dzięki czemu jest kompatybilny z szeroką gamą innych materiałów.
Tworzenie błony: HPMC może po wyschnięciu tworzyć przezroczyste, elastyczne błony, które znajdują zastosowanie w powłokach, błonach i postaciach dawkowania o kontrolowanym uwalnianiu w farmaceutykach.
Środek zagęszczający: nadaje lepkość roztworom, dzięki czemu jest przydatny w produktach spożywczych, kosmetykach i farmaceutykach.
Hydrofilowy: HPMC ma duże powinowactwo do wody, co wpływa na jego rozpuszczalność i właściwości błonotwórcze.
2. Synteza HPMC:
HPMC syntetyzuje się w wyniku szeregu reakcji chemicznych z udziałem celulozy, tlenku propylenu i chlorku metylu.Proces polega na eteryfikacji celulozy tlenkiem propylenu, a następnie metylacji chlorkiem metylu.Stopień podstawienia (DS) grup hydroksypropylowych i metoksylowych można kontrolować, aby dostosować właściwości powstałego HPMC.
3. Zastosowania HPMC:
Przemysł farmaceutyczny: HPMC jest szeroko stosowana jako substancja pomocnicza w preparatach farmaceutycznych, w tym w tabletkach, kapsułkach, roztworach okulistycznych i postaciach dawkowania o kontrolowanym uwalnianiu.
Przemysł spożywczy: Stosuje się go jako zagęszczacz, stabilizator i emulgator w produktach spożywczych, takich jak sosy, zupy, lody i wyroby piekarnicze.
Przemysł budowlany: HPMC dodaje się do produktów na bazie cementu w celu poprawy urabialności, zatrzymywania wody i przyczepności.Jest również stosowany w klejach do płytek, zaprawach i tynkach.
Przemysł kosmetyczny: HPMC jest stosowany w różnych preparatach kosmetycznych, takich jak kremy, balsamy i szampony ze względu na jego właściwości zagęszczające i stabilizujące.
4. Zachowanie termiczne HPMC:
Jak wspomniano wcześniej, HPMC nie ma określonej temperatury topnienia ze względu na jego amorficzny charakter.Zamiast tego ulega degradacji termicznej po podgrzaniu.Proces degradacji polega na zerwaniu wiązań chemicznych w łańcuchu polimeru, co prowadzi do powstania lotnych produktów rozkładu.
Temperatura degradacji HPMC zależy od kilku czynników, w tym od masy cząsteczkowej, stopnia podstawienia i obecności dodatków.Zazwyczaj degradacja termiczna HPMC rozpoczyna się w temperaturze około 200°C i postępuje wraz ze wzrostem temperatury.Profil degradacji może się znacznie różnić w zależności od konkretnego gatunku HPMC i szybkości ogrzewania.
Podczas degradacji termicznej HPMC ulega kilku równoczesnym procesom, w tym odwodnieniu, depolimeryzacji i rozkładowi grup funkcyjnych.Głównymi produktami rozkładu są woda, dwutlenek węgla, tlenek węgla, metanol i różne węglowodory.
5. Techniki analizy termicznej dla HPMC:
Zachowanie termiczne HPMC można badać przy użyciu różnych technik analitycznych, w tym:
Analiza termograwimetryczna (TGA): TGA mierzy utratę masy próbki w funkcji temperatury, dostarczając informacji o jej stabilności termicznej i kinetyce rozkładu.
Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC): DSC mierzy przepływ ciepła do lub z próbki w funkcji temperatury, umożliwiając scharakteryzowanie przejść fazowych i zdarzeń termicznych, takich jak topienie i degradacja.
Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR): FTIR można stosować do monitorowania zmian chemicznych w HPMC podczas degradacji termicznej poprzez analizę zmian w grupach funkcyjnych i strukturze molekularnej.
6. Wniosek:
HPMC to wszechstronny polimer o szerokim zastosowaniu w farmacji, żywności, budownictwie i kosmetykach.W przeciwieństwie do materiałów krystalicznych HPMC nie ma określonej temperatury topnienia, ale pod wpływem ogrzewania ulega degradacji termicznej.Temperatura degradacji zależy od różnych czynników i zazwyczaj zaczyna się od około 200°C.Zrozumienie zachowania termicznego HPMC jest niezbędne do prawidłowego obchodzenia się z nim i przetwarzania w różnych gałęziach przemysłu.
Czas publikacji: 09 marca 2024 r