Хидроксипропил метилцелулоза (HPMC)е нейоногенен, водоразтворим смесен целулозен етер. На външен вид е бял до леко жълтеникав прах или гранулиран материал, без вкус, без мирис, нетоксичен, химически стабилен и се разтваря във вода, за да образува гладък, прозрачен и вискозен разтвор. Едно от най-важните свойства на хидроксипропилметилцелулозата при приложение е, че повишава вискозитета на течността. Сгъстяващият ефект зависи от степента на полимеризация (DP) на продукта, концентрацията на целулозен етер във водния разтвор, скоростта на срязване и температурата на разтвора. И други фактори.
01
Течен тип воден разтвор на HPMC
Като цяло, напрежението на флуид в срязващ поток може да се изрази като функция само на скоростта на срязване ƒ(γ), стига да не зависи от времето. В зависимост от формата на ƒ(γ), флуидите могат да бъдат разделени на различни видове, а именно: Нютонови флуиди, дилатантни флуиди, псевдопластични флуиди и пластични флуиди на Бингам.
Целулозните етери се разделят на две категории: едната е нейоногенен целулозен етер, а другата е йонен целулозен етер. За реологията на тези два вида целулозни етери, SC Naik et al. проведоха цялостно и систематично сравнително проучване на разтвори на хидроксиетил целулоза и натриева карбоксиметил целулоза. Резултатите показаха, че както нейоногенните, така и йонните целулозни етерни разтвори са псевдопластични. Потоците, т.е. ненютоновите потоци, се доближават до нютоновите течности само при много ниски концентрации. Псевдопластичността на разтвора на хидроксипропилметилцелулоза играе важна роля при приложението. Например, когато се прилага в покрития, поради характеристиките на изтъняване при срязване на водните разтвори, вискозитетът на разтвора намалява с увеличаване на скоростта на срязване, което благоприятства равномерното разпръскване на пигментните частици, а също така увеличава течливостта на покритието. Ефектът е много голям; докато е в покой, вискозитетът на разтвора е относително голям, което ефективно предотвратява отлагането на пигментни частици в покритието.
02
Метод за изпитване на вискозитет на HPMC
Важен индикатор за измерване на сгъстяващия ефект на хидроксипропилметилцелулозата е видимият вискозитет на водния разтвор. Методите за измерване на видимия вискозитет обикновено включват метод на капилярен вискозитет, метод на ротационен вискозитет и метод на вискозитет с падаща топка.
където: е привидният вискозитет, mPa s; K е вискозиметричната константа; d е плътността на пробата от разтвора при 20/20°C; t е времето, за което разтворът преминава през горната част на вискозиметъра до долната маркировка, s; Измерва се времето, през което стандартното масло преминава през вискозиметъра.
Методът за измерване с капилярен вискозиметър обаче е по-труден. Вискозитетите на много...целулозни етериТрудно е да се анализират с капилярен вискозиметър, тъй като тези разтвори съдържат следи от неразтворими вещества, които се откриват само когато капилярният вискозиметър е блокиран. Поради това повечето производители използват ротационни вискозиметри за контрол на качеството на хидроксипропилметилцелулозата. Вискозиметрите Brookfield се използват често в чужбина, а вискозиметрите NDJ се използват в Китай.
03
Фактори, влияещи върху вискозитета на HPMC
3.1 Връзка със степента на агрегация
Когато другите параметри останат непроменени, вискозитетът на разтвора на хидроксипропилметилцелулоза е пропорционален на степента на полимеризация (СП) или молекулното тегло, или дължината на молекулната верига и се увеличава с увеличаване на степента на полимеризация. Този ефект е по-изразен в случай на ниска степен на полимеризация, отколкото в случай на висока степен на полимеризация.
3.2 Връзка между вискозитет и концентрация
Вискозитетът на хидроксипропилметилцелулозата се увеличава с увеличаване на концентрацията на продукта във водния разтвор. Дори малка промяна в концентрацията ще доведе до голяма промяна във вискозитета. При номиналния вискозитет на хидроксипропилметилцелулозата ефектът от промяната в концентрацията на разтвора върху вискозитета на разтвора е все по-очевиден.
3.3 Връзка между вискозитета и скоростта на срязване
Водният разтвор на хидроксипропилметилцелулоза има свойството да се разрежда при срязване. Хидроксипропилметилцелулоза с различен номинален вискозитет се приготвя в 2% воден разтвор и вискозитетът ѝ се измерва съответно при различни скорости на срязване. Резултатите са следните: Както е показано на фигурата. При ниска скорост на срязване, вискозитетът на разтвора на хидроксипропилметилцелулоза не се променя значително. С увеличаване на скоростта на срязване, вискозитетът на разтвора на хидроксипропилметилцелулоза с по-висок номинален вискозитет намалява по-очевидно, докато разтворът с нисък вискозитет не намалява видимо.
3.4 Връзка между вискозитета и температурата
Вискозитетът на разтвора на хидроксипропилметилцелулоза се влияе значително от температурата. С повишаване на температурата вискозитетът на разтвора намалява. Както е показано на фигурата, той се приготвя като воден разтвор с концентрация 2% и се измерва промяната на вискозитета с повишаване на температурата.
3.5 Други влияещи фактори
Вискозитетът на водния разтвор на хидроксипропилметилцелулоза се влияе и от добавките в разтвора, pH стойността на разтвора и микробното разграждане. Обикновено, за да се постигнат по-добри вискозитетни характеристики или да се намалят разходите за употреба, е необходимо към водния разтвор на хидроксипропилметилцелулоза да се добавят модификатори на реологията, като глина, модифицирана глина, полимерен прах, нишестен етер и алифатен съполимер. Към водния разтвор могат да се добавят и електролити като хлорид, бромид, фосфат, нитрат и др. Тези добавки не само ще повлияят на вискозитетните свойства на водния разтвор, но и на други свойства на приложение на хидроксипропилметилцелулозата, като задържане на вода, устойчивост на провисване и др.
Вискозитетът на водния разтвор на хидроксипропилметилцелулоза почти не се влияе от киселини и основи и е като цяло стабилен в диапазона от 3 до 11. Той може да издържи на определено количество слаби киселини, като мравчена киселина, оцетна киселина, фосфорна киселина, борна киселина, лимонена киселина и др. Концентрираната киселина обаче намалява вискозитета. Но сода каустик, калиев хидроксид, варова вода и др. имат малък ефект върху него. В сравнение с други целулозни етери,хидроксипропил метилцелулозаВодният разтвор има добра антимикробна стабилност, основната причина е, че хидроксипропилметилцелулозата има хидрофобни групи с висока степен на заместване и стерично затруднение на групите. Тъй като обаче реакцията на заместване обикновено не е равномерна, незаместената анхидроглюкозна единица се разрушава най-лесно от микроорганизми, което води до разграждане на молекулите на целулозния етер и разкъсване на веригата. Характеристиката е, че видимият вискозитет на водния разтвор намалява. Ако е необходимо водният разтвор на хидроксипропилметилцелулоза да се съхранява дълго време, се препоръчва да се добавят следи от противогъбично средство, така че вискозитетът да не се променя значително. При избора на противогъбични средства, консерванти или фунгициди, трябва да се обърне внимание на безопасността и да се изберат продукти, които не са токсични за човешкото тяло, имат стабилни свойства и са без мирис, като например фунгицидите AMICAL на DOW Chem, консервантите CANGUARD64, бактериалните агенти FUELSAVER и други продукти, които могат да играят съответна роля.
Време на публикуване: 28 април 2024 г.