Хидроксипропилметилцелулозата е вид нейоногенен смесен етер на целулоза. За разлика от йонния смесен етер на метилкарбоксиметилцелулозата, той не реагира с тежки метали. Поради различните съотношения на съдържанието на метоксили и хидроксипропил в хидроксипропилметилцелулозата и различния вискозитет, има много разновидности с различни свойства, например високо съдържание на метоксили и ниско съдържание на хидроксипропил. Характеристиките им са близки до тези на метилцелулозата, докато тези на ниско съдържание на метоксили и високо съдържание на хидроксипропил са близки до тези на хидроксипропилметилцелулозата. Въпреки това, във всяка разновидност, въпреки че съдържа само малко количество хидроксипропилна група или малко количество метоксилина група, има големи разлики в разтворимостта в органични разтворители или температурата на флокулация във водни разтвори.
(1) Разтворими свойства на хидроксипропилметилцелулозата
①Разтворимост на хидроксипропилметилцелулозата във вода Хидроксипропилметилцелулозата всъщност е вид метилцелулоза, модифицирана с пропиленов оксид (метоксипропилен), така че тя все още има същите свойства като метилцелулозата. Целулозата има сходни характеристики на разтворимост в студена вода и неразтворимост в гореща вода. Въпреки това, поради модифицираната хидроксипропилна група, температурата на желиране в гореща вода е много по-висока от тази на метилцелулозата. Например, вискозитетът на воден разтвор на хидроксипропилметилцелулоза с 2% метокси съдържание степен на заместване DS=0,73 и хидроксипропилово съдържание MS=0,46 е 500 mpa·s при 20°C, а температурата на желиране може да достигне близо 100°C, докато метилцелулозата при същата температура е само около 55°C. Що се отнася до разтворимостта ѝ във вода, тя също е значително подобрена. Например, пулверизираната хидроксипропилметилцелулоза (гранулирана форма 0,2~0,5 мм при 20°C с вискозитет на 4% воден разтвор от 2pa•s може да бъде закупена на цена... При стайна температура тя е лесно разтворима във вода без охлаждане.
②Разтворимост на хидроксипропилметилцелулоза в органични разтворители Разтворимостта на хидроксипропилметилцелулозата в органични разтворители също е по-добра от тази на метилцелулозата. За продукти над 2.1, високовискозната хидроксипропилметилцелулоза, съдържаща хидроксипропил MS=1.5~1.8 и метокси DS=0.2~1.0, с обща степен на заместване над 1.8, е средно разтворима в безводни метанолови и етанолови разтвори, термопластична и водоразтворима. Разтворима е също в хлорирани въглеводороди като метиленхлорид и хлороформ, и в органични разтворители като ацетон, изопропанол и диацетонов алкохол. Разтворимостта ѝ в органични разтворители е по-добра от разтворимостта във вода.
(2) Фактори, влияещи върху вискозитета на хидроксипропилметилцелулозата. Стандартното определяне на вискозитета на хидроксипропилметилцелулозата е същото като при други целулозни етери и се измерва при 20°C с 2% воден разтвор като стандарт. Вискозитетът на един и същ продукт се увеличава с увеличаване на концентрацията. При продукти с различни молекулни тегла при една и съща концентрация, продуктът с по-голямо молекулно тегло има по-висок вискозитет. Връзката му с температурата е подобна на тази на метилцелулозата. Когато температурата се повиши, вискозитетът започва да намалява, но когато достигне определена температура, вискозитетът внезапно се повишава и настъпва желиране. Температурата на гела при продуктите с нисък вискозитет е по-висока. Точката на гела е свързана не само с вискозитета на етера, но и със съотношението на метоксиловата и хидроксипропиловата група в етера и размера на общата степен на заместване. Трябва да се отбележи, че хидроксипропилметилцелулозата е псевдопластична и нейният разтвор е стабилен при стайна температура без никакво влошаване на вискозитета, с изключение на възможността за ензимно разграждане.
(3) Солева толерантност на хидроксипропилметилцелулозата Тъй като хидроксипропилметилцелулозата е нейонен етер, тя не се йонизира във водна среда, за разлика от други йонни целулозни етери. Например, карбоксиметилцелулозата реагира с тежки метални йони и се утаява в разтвора. Общи соли като хлорид, бромид, фосфат, нитрат и др. не се утаяват, когато се добавят към водния си разтвор. Добавянето на сол обаче оказва известно влияние върху температурата на флокулация на водния разтвор. Когато концентрацията на солта се увеличи, температурата на гела намалява. Когато концентрацията на солта е под точката на флокулация, вискозитетът на разтвора има тенденция да се увеличава. Следователно, добавянето на определено количество сол при приложение може да постигне сгъстяващ ефект по-икономично. Следователно, в някои приложения е по-добре да се използва смес от целулозен етер и сол, отколкото етерен разтвор с по-висока концентрация, за да се постигне сгъстяващ ефект.
(4) Устойчивост на хидроксипропилметилцелулоза към киселини и основи Хидроксипропилметилцелулозата е като цяло устойчива на киселини и основи и не се влияе от pH в диапазона 2~12. Тя може да издържи на определено количество леки киселини, като мравчена киселина, оцетна киселина, лимонена киселина, янтарна киселина, фосфорна киселина, борна киселина и др. Концентрираната киселина обаче намалява вискозитета. Основи като сода каустик, калиев карбонат и варова вода нямат ефект, но могат леко да повишат вискозитета на разтвора и след това бавно да го намалят.
(5) Съвместимост на хидроксипропилметилцелулозата Разтворът на хидроксипропилметилцелулоза може да се смеси с водоразтворими полимерни съединения, за да се образува еднороден и прозрачен разтвор с по-висок вискозитет. Тези полимерни съединения включват полиетиленгликол, поливинилацетат, полисиликон, полиметилвинилсилоксан, хидроксиетилцелулоза и метилцелулоза. Естествени високомолекулни съединения като гума арабика, гума от рожков, гума карая и др. също имат добра съвместимост с разтвора. Хидроксипропилметилцелулозата може да се смеси и с манитолов естер или сорбитолов естер на стеаринова киселина или палмитинова киселина, както и с глицерин, сорбитол и манитол, и тези съединения могат да се използват като хидроксипропилметилцелулоза като пластификатор за целулоза.
(6) Неразтворимите водоразтворими целулозни етери на хидроксипропилметилцелулозата могат да осъществяват повърхностно омрежване с алдехиди, така че тези водоразтворими етери се утаяват в разтвора и стават неразтворими във вода. Алдехидите, които правят хидроксипропилметилцелулозата неразтворима, включват формалдехид, глиоксал, янтарен алдехид, адипалдехид и др. При използване на формалдехид трябва да се обърне специално внимание на pH стойността на разтвора, сред които глиоксалът реагира по-бързо, така че глиоксалът често се използва като омрежващ агент в промишленото производство. Количеството на този вид омрежващ агент в разтвора е 0,2%~10% от масата на етера, за предпочитане 7%~10%, например 3,3%~6% глиоксал е най-подходящ. Обикновено температурата на обработка е 0~30℃, а времето е 1~120 минути. Реакцията на омрежване трябва да се проведе в киселинни условия. Обикновено към разтвора първо се добавя неорганична силна киселина или органична карбоксилна киселина, за да се регулира pH на разтвора до около 2~6, за предпочитане между 4~6, и след това се добавят алдехиди, за да се проведе реакцията на омрежване. Използваните киселини могат да бъдат солна киселина, сярна киселина, фосфорна киселина, мравчена киселина, оцетна киселина, хидроксиоцетна киселина, янтарна киселина или лимонена киселина и др., като мравчена или оцетна киселина е препоръчителна, а мравчената киселина е оптимална. Киселината и алдехидът могат да се добавят и едновременно, за да се позволи на разтвора да претърпи реакция на омрежване в желания диапазон на pH. Тази реакция често се използва в процеса на окончателна обработка при получаване на целулозни етери. След като целулозният етер стане неразтворим, е удобно да се използва...
Вода с температура 20~25℃ за измиване и пречистване. Когато продуктът се използва, към разтвора могат да се добавят алкални вещества, за да се регулира pH на разтвора, така че да стане алкален, и продуктът да се разтвори бързо в разтвора. Този метод е приложим и за обработка на филма, след като разтворът на целулозния етер е направен във филм, за да се получи неразтворим филм.
(7) Ензимна резистентност на хидроксипропилметилцелулоза. На теория, целулозните производни, като например здраво свързана заместителна група върху всяка анхидроглюкозна група, не са податливи на микробна ерозия, но всъщност, когато стойността на заместване на готовия продукт надвиши 1, той също ще бъде разграден от ензими, което означава, че степента на заместване на всяка група в целулозната верига не е достатъчно равномерна и микроорганизмите могат да ерозират върху незаместената анхидроглюкозна група. Захарите се образуват и абсорбират като хранителни вещества за микроорганизмите. Следователно, ако степента на етерификация на заместване на целулозата се увеличи, устойчивостта на целулозния етер към ензимна ерозия също ще се увеличи. Според доклади, при контролирани условия, в резултат на хидролизата, причинена от ензимите, остатъчният вискозитет на хидроксипропилметилцелулозата (DS=1.9) е 13.2%, на метилцелулозата (DS=1.83) е 7.3%, на метилцелулозата (DS=1.66) е 3.8%, а на хидроксиетилцелулозата е 1.7%. Може да се види, че хидроксипропилметилцелулозата има силна антиензимна способност. Следователно, отличната ензимна устойчивост на хидроксипропилметилцелулозата, съчетана с добрата ѝ диспергируемост, сгъстяващи и филмообразуващи свойства, се използва във водоемулсионни покрития и др. и обикновено не е необходимо добавяне на консерванти. Въпреки това, за дългосрочно съхранение на разтвора или евентуално замърсяване отвън, могат да се добавят консерванти като предпазна мярка, като изборът може да се определи според крайните изисквания на разтвора. Фенилживачен ацетат и манганов флуоросиликат са ефективни консерванти, но всички те са токсични и трябва да се обърне внимание на операцията. Обикновено към разтвора може да се добави 1~5 mg фенилживачен ацетат на литър от дозата.
(8) Характеристики на хидроксипропилметилцелулозен филм Хидроксипропилметилцелулозата има отлични филмообразуващи свойства. Нейният воден разтвор или разтвор на органичен разтворител се нанася върху стъклена плоча и след изсъхване се образува цветен, прозрачен и здрав филм. Има добра устойчивост на влага и остава твърд при високи температури. Ако се добави хигроскопичен пластификатор, неговото удължение и гъвкавост могат да се подобрят. За подобряване на гъвкавостта, пластификатори като глицерин и сорбитол са най-подходящи. Обикновено концентрацията на разтвора е 2%~3%, а количеството на пластификатора е 10%~20% целулозен етер. Ако съдържанието на пластификатор е твърде високо, при висока влажност ще се получи колоидно дехидратационно свиване. Якостта на опън на филма с добавен пластификатор е много по-голяма от тази без пластификатор и се увеличава с увеличаване на добавеното количество. Що се отнася до хигроскопичността на филма, тя също се увеличава с увеличаване на количеството пластификатор.
Време на публикуване: 20 декември 2022 г.