聚乙二醇熔程測量、液相組成分數(shù)計算-耐馳

前 言：聚乙二醇與許多臘、膠、油、淀粉和有機溶劑相溶，應用領域非常廣泛。例如在橡膠工業(yè)中可用做優(yōu) 質(zhì)脫模劑、金屬淬火、通用機械或家用機械的洗滌劑、太陽能收集器的貯熱介質(zhì)等。在制藥工業(yè)中，聚乙 二醇廣泛用于水溶性油膏基料和外傷可溶性藥膏的組份，主要用途包括膏劑、栓劑、霜劑等。單獨使用或 混配可以制出保存時間長、符合藥物與物理效果要求的熔點變化范圍。使用 PEG 基質(zhì)的栓劑比用傳統(tǒng)的油 脂基質(zhì)刺激性小。用 耐馳DSC方法表征（PEGs）對 PEGs 的質(zhì)量控制非常重要。

聚乙二醇是以環(huán)氧乙烷為基礎的聚合物，分子質(zhì)量的范圍很廣，PEGs 的水溶性很好，可以是液體、 半固體和固體。固態(tài)的 PEGs 由半晶體與無定形物質(zhì)組成。不同聚合度的混合物在微觀與宏觀領域都表現(xiàn) 出極其復雜的結構特征。對于固態(tài)的 PEGs，分為無定形區(qū)域與晶體區(qū)域。它的結晶度根據(jù)晶體類型以及 分子質(zhì)量分布、固態(tài)物質(zhì)的熱歷史和結晶的不同而不同。根據(jù)不同的結晶過程，晶體區(qū)域由層狀晶體和球 狀晶體組成。層狀晶體本身又可分為兩種形式：伸展鏈和折疊鏈。后者相對于伸展鏈是亞穩(wěn)定的。由于存 在不同的晶體形式和不同的分子質(zhì)量分布，對 PEGs 的半結晶度的分析是十分復雜的。

在制藥與食品技術的發(fā)展、操作與應用中，確定藥品與食品的液相組成分數(shù)與溫度的函數(shù)，對表征它 們的熱機械特性和流變性是十分重要的。只有在熔融曲線的基礎上比較液相組成分數(shù)才能得到所有材料與 藥品樣品的滿意的結果。在僅僅考察熔融曲線時，對液相組成分數(shù)的測評允許存在細微的影響而不需解釋。 本文主要研究兩種常見的聚乙二醇原料：聚乙二醇 6000 和聚乙二醇 1500 的熔程

樣品的液相組成分數(shù)等于所選溫度下熔融部分的峰面積與整個峰面積的比值。圖 3 給出了校正過熱阻的溫度與部分峰面 積的曲線。 

通常，在對物質(zhì)進行控制的緩慢降溫后，僅在 62℃可以觀測到熔融峰（圖 1，一次加熱）。但通過對樣品迅速降溫（驟 冷），半晶體特征變的十分明顯。在冷卻過程中，分子鏈沒有足夠的時間重新排列為晶體結構。因此，在二次加熱中，DSC 測量揭示了玻璃化轉變溫度在-17℃，特殊的熱容變化為ΔCp=0.78J.g-1.K-1。

根據(jù)不同的結晶過程和熱歷史，半晶體結構的晶體部分的分子鏈存在伸展與折疊兩種形式，它們在用任何熱方法表征都 表現(xiàn)出不穩(wěn)定性，尤其在進行 DSC 測量時是這樣[2，3]。因此建議在測試中要確認實驗條件的有效性，如樣品重量、熱歷 史以及升溫速率等。物理不穩(wěn)定性的基礎是晶型向更穩(wěn)定的形式轉變；無定形物質(zhì)再次結晶為不同結晶度的晶體。觀測這些 現(xiàn)象的主要難點在于吸熱和放熱物理過程的重疊。在一些特定的研究工作中，必須使用其它的實驗手段，如微波和光譜技術。

將樣品驟冷到-100℃，沒有觀測到玻璃化轉變。根據(jù)所測熔點 46℃和選用 rg,m=0.65 為聚合物的平均值，估算的玻璃化 轉變溫度為-66℃。 聚乙二醇 1500 的液相組成分數(shù)從圖 5 的部分面積計算中推導出來，并列在圖 6 中。在圖 7 中可以看出聚乙二醇 1500 與聚乙二醇 6000 的熔程和熔融焓的顯著不同。該項比較證實了使用不同摩爾質(zhì)量（200 到 6000）的聚乙二醇的多組分混合 物作為特制草藥材料的可能性。

運用 耐馳差示掃描量熱儀DSC，PEGs 的熔融行為可以在部分峰面積的基礎上，無論以表格的形式還是圖的形式，都可以輕松地表示為溫度 的函數(shù)。在研究制藥與農(nóng)業(yè)化學的固相，半固相以及固體分散中，運用 DSC，通過恰當?shù)母哌x擇性和敏感度的模型系統(tǒng)， 而不是直接比較測得的 DSC 曲線可以定量地討論配方中不同組分以及不同生產(chǎn)路線、熱處理方式和儲藏條件的影響。