Hidroksipropil metilceluloza (HPMC) je prirodni polimerni materijal koji se obično koristi u hrani, lijekovima, kozmetici i drugim poljima. Njegova viskoznost je važan pokazatelj koji utječe na njegove performanse, što je obično usko povezano sa faktorima kao što su molekularna težina HPMC-a, koncentracije otopine, vrstu otapala i temperature.
1. Molekularna težina
Molekularna težina HPMC-a jedan je od najkritičnijih faktora koji utječu na njenu viskoznost. Općenito govoreći, veća molekularna težina, duže molekularni lanac HPMC-a, gore, i veća viskoznost. To je zato što struktura makromolekularnog lanca pruža elektrikularne interakcije, što rezultira jačim ograničenjima fluidnosti rješenja. Stoga, na istoj koncentraciji, HPMC rješenja sa većim molekularnim težinama obično pokazuju veće viskonosti.
Povećanje molekularne težine također utječe na viskoelastična svojstva rješenja. HPMC rješenja s višim molekularnim težinama pokazuju jače viskoelastičnost pri nižim brzinama smicanja, dok se pri višim brzinama smicanja mogu ponašati poput newtonskih tekućina. To čini HPMC-u složeniji reološki ponašanje u različitim scenarijima upotrebe.
2. Koncentracija rešenja
Koncentracija rješenja ima značajan utjecaj na viskoznost HPMC-a. Kako se koncentracija HPMC povećava, interakcija između molekula u rješenju povećava, što rezultira povećanim otporom na protok i na taj način povećan viskoznost. Generalno gledano, koncentracija HPMC-a pokazuje nelinearni rast u određenom rasponu, odnosno stopa na kojoj se viskoznost povećava sa koncentracijom postepeno usporava.
Pogotovo u rješenjima visoke koncentracije, interakcija između molekularnih lanaca je jače, a mogu se pojaviti mrežne strukture ili gelacije, što će dodatno povećati viskoznost rješenja. Stoga, u industrijskim aplikacijama, kako bi se postigla idealna kontrola viskoznosti, često je potrebno prilagoditi koncentraciju HPMC-a.
3. Tip otapala
Rastvorljivost i viskoznost HPMC-a također su povezani sa vrstom rabljenog otapala. HPMC obično koristi vodu kao otapalo, ali pod određenim specifičnim uvjetima, mogu se koristiti i druga otapala poput etanola i acetona. Voda, kao polarna otapala, ne može snažno komunicirati sa hidroksil i metil grupama u HPMC molekulama kako bi promovirali njegovu raspuštanje.
Polaritet otapala, temperature i interakcije između otapala i molekula HPMC-a utjecat će na rastvorljivost i viskoznost HPMC-a. Na primjer, kada se koristi otapalo sa niskim polaritetom, rastvorljivost HPMC-a opada, što rezultira nižom viskoznosti rješenja.
4. Temperatura
Učinak temperature na viskoznost HPMC-a je također vrlo značajan. Općenito, viskoznost HPMC rješenja smanjuje se s povećanjem temperature. To je zato što se temperatura poveća, povećava se molekularna toplotna kretanja, što rezultira slabljenjem sile interakcije između molekula, na taj način smanjujući viskoznost.
U određenim temperaturnim rasponima, reološka svojstva HPMC rješenja pokazuju očiglednije ponašanje nenovsko tekućine, odnosno, viskoznost ne utječe samo na smicanje, već i značajno utječu na temperaturne promjene. Stoga u praktičnim primjenama, kontrola temperaturnih promjena jedna je od učinkovitih sredstava za podešavanje viskoznosti HPMC-a.
5. Snažna stopa
Viskoznost HPMC rješenja ne utječe samo statički faktori, već i brzinom smicanja. HPMC je ne-newtononska tekućina, a njegova viskoznost se mijenja promjenom smicanja brzine. Općenito govoreći, HPMC rješenje pokazuje veću viskoznost pri niskim brzinama smicanja, dok viskoznost značajno smanjuje pri visokim brzinama. Ovaj fenomen se naziva smicanjem smirivanja.
Učinak smicanja na viskoznosti HPMC rješenja obično se odnosi na ponašanje protoka molekularnih lanaca. Na nižim brzinama smicanja, molekularni lanci se skloni zajedno, što rezultira većom viskoznosti; Po višim brzinama smicanja, interakcija između molekularnih lanaca je slomljena, a viskoznost je relativno niska.
6. PH vrijednost
Viskoznost HPMC-a odnosi se i na pH vrijednost rješenja. HPMC molekuli sadrže podesive hidroksipropil i metilne grupe, a stanje napunjenosti ovih grupa utječe pH. U određenim pH rasponima, HPMC molekuli mogu ionizirati ili formirati gelove, mijenjajući viskoznost rješenja.
Općenito, u kiseloj ili alkalnom okruženju, struktura HPMC-a može se mijenjati, utječući na svoju interakciju sa molekulama otapala i, zauzvrat, utječe na viskoznost. Po različitim pH vrijednostima, stabilnost i reologija HPMC rješenja mogu se također razlikovati, tako da posebnu pažnju treba posvetiti pH kontroli tokom upotrebe.
7. Uticaj aditiva
Pored gore navedenih faktora, određeni aditivi poput soli i površinski aktiva mogu uticati i na viskoznost HPMC-a. Dodavanje soli često može promijeniti jonsku snagu rješenja, na taj način utječe na rastvorljivost i viskoznost HPMC molekula. Surfaktanti mogu promijeniti molekularnu strukturu HPMC-a promjenom interakcije između molekula, mijenjajući njegovu viskoznost.
Viskoznost HPMC-a utječe mnogi faktori, uključujući molekularnu težinu, koncentraciju otopine, vrstu rastvora, temperaturu, smicanju, pH vrijednost i aditive. Da bi se kontrolirala karakteristike viskoznosti HPMC-a, ovi faktori moraju biti razumno prilagođeni u skladu sa stvarnim zahtjevima za primjenu. Razumijevanjem tih utjecaja na faktore, performanse HPMC-a mogu se optimizirati u različitim scenarijima proizvodnje i upotrebe kako bi se osigurala njegova stabilnost i efikasnost u različitim aplikacijama.
Pošta: Feb-15-2025