هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) بوليمر متعدد الاستخدامات وواسع الاستخدام في مختلف الصناعات، معروف بخصائصه وتطبيقاته الفريدة. هذا المركب مشتق من السليلوز، وهو بوليمر طبيعي موجود في جدران الخلايا النباتية. لفهم تركيب هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز، من الضروري التعمق في بنية هذا المشتق السليلوز وتركيبه.
بنية السليلوز:
السليلوز كربوهيدرات معقدة تتكون من سلسلة خطية من وحدات بيتا-دي-جلوكوز، مرتبطة بروابط بيتا-1،4-جليكوسيدية. ترتبط سلاسل الجلوكوز هذه بروابط هيدروجينية لتكوين بنية خطية صلبة. يُعد السليلوز المكون الهيكلي الرئيسي لجدران الخلايا النباتية، حيث يوفر لها القوة والصلابة.
مشتقات هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز:
يُصنّع هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز عن طريق تعديل السليلوز كيميائيًا وإضافة مجموعات هيدروكسي بروبيل وميثيل إلى السلسلة الرئيسية للسليلوز. عادةً ما يتضمن الإنتاج الخطوات التالية:
تفاعل الأثير:
الميثيل: معالجة السليلوز بمحلول قلوي وكلوريد الميثيل لإدخال مجموعات الميثيل (-CH3) إلى مجموعات الهيدروكسيل (-OH) في السليلوز.
الهيدروكسي بروبيل: يتفاعل السليلوز الميثيلي مع أكسيد البروبيلين لإضافة مجموعات هيدروكسي بروبيل (-CH2CHOHCH3) إلى بنية السليلوز. تُحسّن هذه العملية ذوبان السليلوز في الماء وتُغيّر خصائصه الفيزيائية.
طهارة:
يتم بعد ذلك تنقية السليلوز المعدل لإزالة أي كواشف أو منتجات ثانوية أو شوائب غير متفاعلة.
التجفيف والطحن:
يتم تجفيف هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز النقي وطحنه إلى مسحوق ناعم جاهز للاستخدام في مجموعة متنوعة من التطبيقات.
مكونات هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز:
يتميز تركيب هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز بدرجة الاستبدال، والتي تشير إلى مدى استبدال مجموعات هيدروكسي بروبيل وميثيل بمجموعات الهيدروكسيل في سلسلة السليلوز. تختلف درجات هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز باختلاف الدرجات، مما يؤثر على قابليتها للذوبان ولزوجتها وخصائصها الأخرى.
يمكن التعبير عن الصيغة الكيميائية لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز على النحو التالي (C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m(OCH2CH(OH)CH3)n)_x، حيث يمثل m وn درجة الاستبدال.
م: درجة الميثيل (مجموعات الميثيل لكل وحدة جلوكوز)
ن: درجة هيدروكسي بروبيل (مجموعات هيدروكسي بروبيل لكل وحدة جلوكوز)
x: عدد وحدات الجلوكوز في سلسلة السليلوز
المميزات والتطبيقات:
الذوبانية: HPMC قابل للذوبان في الماء، وتؤثر درجة الاستبدال على خصائص ذوبانيته. يُشكل محلولًا صافٍ ولزجًا في الماء، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التركيبات.
اللزوجة: تعتمد لزوجة محلول HPMC على عوامل مثل الوزن الجزيئي ودرجة الاستبدال. تُعد هذه الخاصية بالغة الأهمية لتطبيقات مثل المستحضرات الصيدلانية التي تتطلب تركيبات إطلاق مُتحكم فيه.
تكوين الفيلم: يمكن لـ HPMC تكوين أغشية رقيقة أثناء جفاف المحلول، مما يجعله مفيدًا في الطلاء في الصناعات الدوائية والغذائية وغيرها.
المثبتات والمكثفات: في صناعة الأغذية، يتم استخدام HPMC كمكثف ومثبت في مجموعة متنوعة من المنتجات، بما في ذلك الصلصات والحلويات والمخبوزات.
التطبيقات الصيدلانية: يستخدم HPMC على نطاق واسع في التركيبات الصيدلانية، بما في ذلك الأقراص والكبسولات والمحاليل العينية، وذلك بسبب خصائص الإطلاق المتحكم بها والتوافق البيولوجي.
البناء والطلاء: يُستخدم HPMC في مواد البناء مثل الملاط، ومواد لاصقة البلاط، والجص. كما يُستخدم كمكثف ومثبت في تركيبات الدهانات والطلاء.
منتجات العناية الشخصية: في صناعة مستحضرات التجميل والعناية الشخصية، يوجد HPMC في منتجات مثل الكريمات والمستحضرات والشامبو، حيث يوفر الملمس والاستقرار.
يُستخرج هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز عن طريق مثيلة السليلوز وهيدروكسي بروبيل السليلوز. وهو بوليمر متعدد الأغراض ذو استخدامات واسعة. خصائصه الفريدة تجعله قيّمًا في صناعات مثل الأدوية والأغذية والبناء والعناية الشخصية. يُمكن للتعديل المُتحكم فيه للسليلوز تحسين خصائص HPMC، مما يجعله مكونًا أساسيًا في العديد من المنتجات التي نستخدمها في حياتنا اليومية.
وقت النشر: ١٠ يناير ٢٠٢٤