熱門關(guān)鍵詞： 中性膩?zhàn)幽z粉 纖維素纖維 木質(zhì)纖維素 建筑用膠水粉 可再分散性乳膠粉
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影響羥丙基甲基纖維素HPMC水凝膠溶脹性能的因素有哪些?
一般來說，水凝膠主要指的是可以在水中明顯溶脹但是卻有沒有溶解在水中的親水聚合物凝膠，其可謂是凌駕于固體以及液體間的互穿網(wǎng)絡(luò)，又或者是凌駕于液體以及固體之間的三維網(wǎng)絡(luò)。HPMC水凝膠全稱為羥丙基甲基纖維素水凝膠，在對(duì)其溶脹性能進(jìn)行研究的時(shí)候通常選用的稱重法，來針對(duì)具體影響因素展開研究。
1.材料制備與研究方法介紹
首先，需在天平上設(shè)備上進(jìn)行一定質(zhì)量羥丙基甲基纖維素HPMC樣品的準(zhǔn)確稱量，然后，將其放置在微熱的數(shù)量一定的去離子水中，并實(shí)施攪拌措施，動(dòng)作要輕微一下，等到其溫度冷卻到室溫程度的時(shí)候，便得到了濃度值為0.1g/ml的均相溶液。再者，需將所得溶液溫度加熱到大約為六十?dāng)z氏度，從漸漸混濁的溶液中獲取到了一定量的凝膠塊，接下來需要做的是把凝膠塊材料取出來，將其切割成形狀以及大小都相同的凝膠顆粒，然后，把這些凝膠顆粒放置在真空烘箱中，在三十?dāng)z氏度左右使其烘干成為干凝膠。
表 羥丙基甲基纖維素HPMC樣品的重均分子質(zhì)量和取代基含量
根據(jù)上表，進(jìn)行同樣質(zhì)量各種干凝膠樣品的準(zhǔn)確稱量，運(yùn)用傳統(tǒng)的稱重法來針對(duì)纖維素醚的實(shí)際溶脹動(dòng)力學(xué)進(jìn)行有效研究。通過對(duì)凝膠的溶脹溫度合理改變，溫度取值點(diǎn)為50℃、55℃、60℃、65℃、70℃，最終獲取在溫度各不相同的情況下凝膠溶脹動(dòng)力學(xué)曲線。
HPMC水凝膠的平衡溶脹度與溫度的關(guān)系圖
將具體的溶脹溫度設(shè)定在三十?dāng)z氏度，在二甲基亞砜以及純乙醇溶劑，還有去離子水中分別將等量的干凝膠樣品進(jìn)行溶脹，將不同時(shí)間的凝膠質(zhì)量值記錄下來，并針對(duì)其具體的溶脹度SR進(jìn)行有效計(jì)算。
將具體的溶脹溫度設(shè)置在三十?dāng)z氏度，在pH值(取1以及13)各不相同的溶液中將等質(zhì)量的干凝膠進(jìn)行溶脹，并將各個(gè)時(shí)間段下的凝膠質(zhì)量情況分別記錄下來，針對(duì)在不同pH值溶液中的凝膠溶脹度實(shí)施合理計(jì)算。
2.HPMC水凝膠溶脹性能的影響因素
2.1溫度
對(duì)于凝膠材料來說，ESR即平衡溶脹度是其的一項(xiàng)重要參數(shù)，具體的溶脹溫度對(duì)該參數(shù)有著比較重要的影響作用。根據(jù)實(shí)驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)，伴隨著溫度的不斷升高，HPMC水凝膠的溶脹性能整體趨于下降，這主要是因?yàn)槔w維素醚凝膠跟其他一般的高分子凝膠有著不同的形成機(jī)理，其形成的時(shí)候需經(jīng)過水分子的氫鍵作用才可將其將已經(jīng)溶解在水中的大分子釋放出來，然后在大分子相互之間的疏水作用之下則可結(jié)合產(chǎn)生大分子聚集體，這些所產(chǎn)生的聚集體則能夠形成相應(yīng)的三維凝膠網(wǎng)絡(luò)。在低溫情況下，易容易發(fā)生氫鍵作用，導(dǎo)致水分子可輕松地進(jìn)到所形成的凝膠網(wǎng)路中，從宏觀的角度來說，則具體表現(xiàn)為，凝膠具備了較好的溶脹能力以及吸水能力;但是高溫的情況下，氫鍵作用非常難不穩(wěn)定，則倒是水分子難以通過氫鍵作用而進(jìn)入，且大分子間疏水性變強(qiáng)，使得凝膠網(wǎng)絡(luò)更加緊實(shí)，從宏觀的角度來說，就是凝膠的溶脹能力相對(duì)較弱。
2.2溶劑種類
水凝膠的溶脹以及收縮可以通過凝膠中的親水基團(tuán)以及疏水基團(tuán)跟溶劑之間所產(chǎn)生的相互作用來進(jìn)行體現(xiàn)。若是凝膠中的親水基團(tuán)能夠跟溶劑產(chǎn)生氫鍵，則溶劑便可在凝膠中輕松滲透，則表明在該類型溶劑中，凝膠所具備的溶脹能力比較強(qiáng)大;若是溶劑分子跟凝膠親水基團(tuán)沒能形成氫鍵，又或者是所形成的氫鍵能力相對(duì)差一些，則都溶劑中凝膠的溶脹能力就非常小了。凝膠在二甲基亞砜、去離子水、純乙醇溶劑中溶脹度是呈遞減趨勢的，則其在二甲基亞砜溶劑中的溶脹度>去離子水>純乙醇，這主要是因?yàn)槎谆鶃嗧渴菑?qiáng)極性溶劑，與純水相比，其極性是非常大的，很容易就能與凝膠中的親水基團(tuán)形成氫鍵，譬如說纖維素醚分子鏈上的羥丙基等等親水基團(tuán)，使得溶劑分子可以快速滲透到凝膠網(wǎng)路中去，因此，在該類型溶劑中凝膠溶脹性比較強(qiáng);再者，由于乙醇溶劑的極性非常弱，相較于純水來說，其與凝膠中親水基團(tuán)形成氫鍵的能力更差一些，可見，凝膠在乙醇溶劑中的溶脹能力比在水中的還要差一些。
2.3 PH值
在藥物緩釋領(lǐng)域范圍中，HPMC水凝膠會(huì)經(jīng)常被運(yùn)用在人體中，因此，有必要展開對(duì)不同pH值下的凝膠溶脹性能的研究。多數(shù)高分子水凝膠會(huì)與pH值形成相對(duì)較強(qiáng)的響應(yīng)性行為，可是HPC輻射交聯(lián)制備的水凝膠卻對(duì)pH值的響應(yīng)不甚明顯。導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因可能是在HPMC水凝膠分子上無可疑導(dǎo)致pH敏感的相關(guān)基團(tuán)，因此，大分子跟水分子間所形成的氫鍵作用并未受到較為顯著的影響。
2.4取代度
對(duì)于羥丙基甲基纖維素HPMC溶脹性能來說，取代度對(duì)其有著全面顯著的具體影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以知道，不管是低分子質(zhì)量樣品還是高分子質(zhì)量樣品，HF系列的水凝膠相較于HK系列來說，其平衡溶脹度都是比較小的，說明取代基團(tuán)的含量決定了這兩個(gè)系列水凝膠的實(shí)際性能。因?yàn)镠K的羥丙基含量是大于HF的，所以其氫鍵作用更加強(qiáng)大一些，水分子則可以更加快速地進(jìn)入到凝膠網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中去，則其的初始溶脹度相對(duì)較大，又由于HK的甲氧基含量較HF的較小，所以其大分子之間的疏水作用比較弱，導(dǎo)致其吸水量大于HF系列的。
3.總結(jié)
綜上所訴，我們總結(jié)出羥丙基甲基纖維素HPMC水凝膠的影響因素包括有溫度、溶劑種類、PH值還有取代度等等?？偟膩碚f，HPMC水凝膠會(huì)隨著溫度的上升而相應(yīng)地降低了平衡溶脹度;并且，溶劑的種類變化對(duì)于HPMC水凝膠的實(shí)際溶脹性能也具有顯著性影響，其氫鍵作用會(huì)隨著溶劑的極性變強(qiáng)而強(qiáng)化，則凝膠的溶脹度也會(huì)被大大增加，相對(duì)的，在極性相對(duì)較弱的溶劑中，由于氫鍵作用不是非常明顯，則會(huì)使得凝膠的溶脹性能顯著下降;在一般情況下，pH值若是發(fā)生變化的化，則不會(huì)對(duì)HPMC水凝膠的溶脹性能造成明顯影響，可是若是處于堿性環(huán)境中，凝膠的溶脹程度也會(huì)出現(xiàn)下降現(xiàn)象;對(duì)于HPMC水凝膠的溶脹行為來說，取代度對(duì)其有著非常顯著的影響效果，由于HK系列凝膠的羥丙基含量高以及甲氧基含量低，所以其吸水溶脹性能明顯高于HF系列凝膠。
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