رابطه بین احتباس آب و دمای HPMC

1. ساختار و حفظ آب HPMC

HPMC با اصلاح شیمیایی سلولز طبیعی، عمدتاً با معرفی گروه های هیدروکسی پروپیل (-C3H7OH) و متیل (-CH3) در زنجیره سلولزی ساخته می شود که به آن خاصیت حلالیت و تنظیم خوبی می دهد. گروه های هیدروکسیل (-OH) در مولکول های HPMC می توانند با مولکول های آب پیوند هیدروژنی ایجاد کنند. بنابراین، HPMC می تواند آب را جذب کرده و با آب ترکیب شود و احتباس آب را نشان دهد.

 

احتباس آب به توانایی یک ماده در حفظ آب اشاره دارد. برای HPMC، عمدتاً در توانایی آن برای حفظ محتوای آب در سیستم از طریق هیدراتاسیون، به ویژه در محیط‌های با دمای بالا یا رطوبت بالا ظاهر می‌شود، که می‌تواند به طور موثر از از دست دادن سریع آب جلوگیری کند و ترشوندگی ماده را حفظ کند. از آنجایی که هیدراتاسیون در مولکول های HPMC ارتباط نزدیکی با برهمکنش ساختار مولکولی آن دارد، تغییرات دما به طور مستقیم بر ظرفیت جذب آب و حفظ آب HPMC تأثیر می گذارد.

 

2. اثر دما بر احتباس آب HPMC

رابطه بین احتباس آب HPMC و دما از دو جنبه قابل بحث است: یکی تأثیر دما بر حلالیت HPMC و دیگری تأثیر دما بر ساختار مولکولی و هیدراتاسیون آن.

 

2.1 اثر دما بر حلالیت HPMC

حلالیت HPMC در آب به دما مرتبط است. به طور کلی، حلالیت HPMC با افزایش دما افزایش می یابد. هنگامی که دما افزایش می یابد، مولکول های آب انرژی حرارتی بیشتری به دست می آورند و در نتیجه برهمکنش بین مولکول های آب ضعیف می شود و در نتیجه باعث انحلال می شود. HPMC. برای HPMC، افزایش دما ممکن است تشکیل یک محلول کلوئیدی را آسان‌تر کند و در نتیجه حفظ آب آن را در آب افزایش دهد.

 

با این حال، دمای بسیار بالا ممکن است ویسکوزیته محلول HPMC را افزایش دهد و بر خواص رئولوژیکی و پراکندگی آن تأثیر بگذارد. اگرچه این اثر برای بهبود حلالیت مثبت است، اما دمای بیش از حد بالا ممکن است ثبات ساختار مولکولی آن را تغییر دهد و منجر به کاهش احتباس آب شود.

 

2.2 اثر دما بر ساختار مولکولی HPMC

در ساختار مولکولی HPMC، پیوندهای هیدروژنی عمدتاً با مولکول‌های آب از طریق گروه‌های هیدروکسیل تشکیل می‌شوند و این پیوند هیدروژنی برای حفظ آب HPMC بسیار مهم است. با افزایش دما، قدرت پیوند هیدروژنی ممکن است تغییر کند و در نتیجه نیروی اتصال بین مولکول HPMC و مولکول آب ضعیف شود و در نتیجه بر احتباس آب آن تأثیر بگذارد. به طور خاص، افزایش دما باعث جدا شدن پیوندهای هیدروژنی در مولکول HPMC می شود و در نتیجه جذب آب و ظرفیت نگهداری آب آن کاهش می یابد.

 

علاوه بر این، حساسیت دمایی HPMC نیز در رفتار فازی محلول آن منعکس می شود. HPMC با وزن‌های مولکولی مختلف و گروه‌های جایگزین مختلف، حساسیت‌های حرارتی متفاوتی دارد. به طور کلی، HPMC با وزن مولکولی پایین نسبت به دما حساس تر است، در حالی که HPMC با وزن مولکولی بالا عملکرد پایدارتری را نشان می دهد. بنابراین، در کاربردهای عملی، لازم است نوع HPMC مناسب با توجه به محدوده دمایی خاص انتخاب شود تا از حفظ آب آن در دمای کاری اطمینان حاصل شود.

 

2.3 تأثیر دما بر تبخیر آب

در محیط با دمای بالا، احتباس آب HPMC تحت تأثیر تبخیر آب تسریع شده ناشی از افزایش دما قرار می گیرد. هنگامی که دمای خارجی بیش از حد بالا باشد، آب موجود در سیستم HPMC به احتمال زیاد تبخیر می شود. اگرچه HPMC می تواند آب را تا حد معینی از طریق ساختار مولکولی خود حفظ کند، دمای بیش از حد بالا ممکن است باعث شود سیستم سریعتر از ظرفیت نگهداری آب HPMC آب را از دست بدهد. در این حالت، احتباس آب HPMC به ویژه در دمای بالا و محیط خشک مهار می شود.

 

برای کاهش این مشکل، برخی مطالعات نشان داده‌اند که افزودن مرطوب‌کننده‌های مناسب یا تنظیم اجزای دیگر در فرمول می‌تواند اثر حفظ آب HPMC را در یک محیط با دمای بالا بهبود بخشد. به عنوان مثال، با تنظیم اصلاح کننده ویسکوزیته در فرمول یا انتخاب یک حلال کم فرار، احتباس آب HPMC را می توان تا حد معینی بهبود بخشید و اثر افزایش دما بر تبخیر آب را کاهش داد.