العلاقة بين الاحتفاظ بالماء ودرجة حرارة HPMC

1. هيكل والاحتفاظ بالماء من HPMC

يتم تصنيع HPMC عن طريق التعديل الكيميائي للسليلوز الطبيعي ، وخاصة من خلال إدخال مجموعات هيدروكسي بروبيل (-C3H7OH) والميثيل (-CH3) في سلسلة السليلوز ، مما يمنحها خصائص ذوبان جيدة وتنظيم. يمكن أن تشكل مجموعات الهيدروكسيل (-OH) في جزيئات HPMC روابط هيدروجين مع جزيئات الماء. لذلك ، يمكن لـ HPMC امتصاص الماء ويجمع مع الماء ، مما يدل على الاحتفاظ بالماء.

 

يشير الاحتفاظ بالماء إلى قدرة مادة على الاحتفاظ بالماء. بالنسبة إلى HPMC ، يتجلى بشكل أساسي في قدرته على الحفاظ على محتوى الماء في النظام من خلال الترطيب ، وخاصة في بيئات درجة الحرارة العالية أو عالية الرطوبة ، والتي يمكن أن تمنع بشكل فعال فقدان الماء السريع والحفاظ على قابلية المادة. نظرًا لأن الترطيب في جزيئات HPMC يرتبط ارتباطًا وثيقًا بتفاعل بنيته الجزيئية ، فإن التغيرات في درجة الحرارة ستؤثر بشكل مباشر على قدرة امتصاص الماء والاحتفاظ بالماء HPMC.

 

2. تأثير درجة الحرارة على الاحتفاظ بالماء من HPMC

يمكن مناقشة العلاقة بين الاحتفاظ بالماء لـ HPMC ودرجة الحرارة من جانبين: أحدهما هو تأثير درجة الحرارة على قابلية ذوبان HPMC ، والآخر هو تأثير درجة الحرارة على بنيةه الجزيئية والترطيب.

 

2.1 تأثير درجة الحرارة على قابلية ذوبان HPMC

ترتبط قابلية ذوبان HPMC في الماء بدرجة الحرارة. بشكل عام ، يزداد قابلية ذوبان HPMC مع زيادة درجة الحرارة. عندما ترتفع درجة الحرارة ، تكتسب جزيئات الماء المزيد من الطاقة الحرارية ، مما يؤدي إلى إضعاف التفاعل بين جزيئات الماء ، وبالتالي تعزيز حل HPMC. بالنسبة إلى HPMC ، قد تجعل الزيادة في درجة الحرارة من السهل تشكيل محلول غروي ، وبالتالي تعزيز احتباس المياه في الماء.

 

ومع ذلك ، فإن درجة الحرارة المرتفعة للغاية قد تزيد من لزوجة محلول HPMC ، مما يؤثر على خصائصه الريولوجية وتشتت. على الرغم من أن هذا التأثير إيجابي لتحسين القابلية للذوبان ، إلا أن درجة حرارة عالية جدًا قد تغير ثبات بنيته الجزيئية وتؤدي إلى انخفاض في الاحتفاظ بالماء.

 

2.2 تأثير درجة الحرارة على التركيب الجزيئي لـ HPMC

في التركيب الجزيئي لـ HPMC ، تتشكل روابط الهيدروجين بشكل رئيسي مع جزيئات الماء من خلال مجموعات الهيدروكسيل ، ويكون رابطة الهيدروجين هذه حاسمة للاحتفاظ بالماء لـ HPMC. مع زيادة درجة الحرارة ، قد تتغير قوة رابطة الهيدروجين ، مما يؤدي إلى ضعف قوة الربط بين جزيء HPMC وجزيء الماء ، مما يؤثر على احتباس الماء. على وجه التحديد ، سوف تتسبب الزيادة في درجة الحرارة في فصل روابط الهيدروجين في جزيء HPMC ، مما يقلل من قدرة امتصاص الماء وقدرة الاحتفاظ بالماء.

 

بالإضافة إلى ذلك ، تنعكس حساسية درجة حرارة HPMC أيضًا في سلوك المرحلة من حلها. HPMC مع أوزان جزيئية مختلفة ومجموعات بديلة مختلفة لها حساسيات حرارية مختلفة. بشكل عام ، يكون HPMC ذو الوزن الجزيئي المنخفض أكثر حساسية لدرجة الحرارة ، في حين أن HPMC عالية الوزن الجزيئي يعرض أداءً أكثر استقرارًا. لذلك ، في التطبيقات العملية ، من الضروري تحديد نوع HPMC المناسب وفقًا لنطاق درجة الحرارة المحدد لضمان احتباس المياه في درجة حرارة العمل.

 

2.3 تأثير درجة الحرارة على تبخر الماء

في بيئة درجات الحرارة المرتفعة ، سيتأثر الاحتفاظ بالمياه لـ HPMC بتبخر المياه المتسارع الناجم عن زيادة درجة الحرارة. عندما تكون درجة الحرارة الخارجية مرتفعة للغاية ، من المرجح أن يتبخر الماء في نظام HPMC. على الرغم من أن HPMC يمكن أن تحتفظ بالماء إلى حد ما من خلال بنيةه الجزيئية ، إلا أن درجة الحرارة المرتفعة المفرطة قد تتسبب في فقدان النظام الماء بشكل أسرع من قدرة الاحتفاظ بالماء في HPMC. في هذه الحالة ، يتم تثبيط الاحتفاظ بالماء لـ HPMC ، خاصة في درجة حرارة عالية وجافة.

 

للتخفيف من هذه المشكلة ، أظهرت بعض الدراسات أن إضافة المطبخات المناسبة أو ضبط المكونات الأخرى في الصيغة يمكن أن يحسن من تأثير الاحتفاظ بالماء لـ HPMC في بيئة درجة حرارة عالية. على سبيل المثال ، من خلال ضبط المعدل اللزوجة في الصيغة أو اختيار مذيب منخفض المتغيرات ، يمكن تحسين الاحتفاظ بالماء لـ HPMC إلى حد ما ، مما يقلل من تأثير زيادة درجة الحرارة على تبخر الماء.