Hidroxipropilmetilcel·lulosaés un tipus d'èter mixt de cel·lulosa no iònica. A diferència de l'èter mixt de metilcarboximetilcel·lulosa iònica, no reacciona amb metalls pesants. A causa de les diferents proporcions de contingut de metoxil i contingut d'hidroxipropil en la hidroxipropilmetilcel·lulosa i les diferents viscositats, hi ha moltes varietats amb propietats diferents, per exemple, alt contingut de metoxil i baix contingut d'hidroxipropil. El seu rendiment és proper al de la metilcel·lulosa, mentre que el rendiment de baix contingut de metoxil i alt contingut d'hidroxipropil és proper al de la hidroxipropilmetilcel·lulosa. Tanmateix, en cada varietat, tot i que només conté una petita quantitat de grup hidroxipropil o una petita quantitat de grup metoxil, hi ha grans diferències en la solubilitat en dissolvents orgànics o la temperatura de floculació en solucions aquoses.
(1) Propietats de solubilitat de la hidroxipropilmetilcel·lulosa
① Solubilitat de la hidroxipropilmetilcel·lulosa en aiguaHidroxipropilmetilcel·lulosaen realitat és un tipus de metilcel·lulosa modificada per òxid de propilè (metoxipropilè), de manera que encara té les mateixes propietats que la metilcel·lulosa, que té característiques similars de solubilitat en aigua freda i insolubilitat en aigua calenta. Tanmateix, a causa del grup hidroxipropil modificat, la seva temperatura de gelificació en aigua calenta és molt més alta que la de la metilcel·lulosa. Per exemple, la viscositat de la solució aquosa d'hidroxipropilmetilcel·lulosa amb un contingut de metoxi del 2%, un grau de substitució DS=0,73 i un contingut d'hidroxipropil MS=0,46, és de 500 mpa·s a 20 °C, i la seva temperatura de gel pot arribar a prop dels 100 °C, mentre que la metilcel·lulosa a la mateixa temperatura és de només uns 55 °C. Pel que fa a la seva solubilitat en aigua, també s'ha millorat molt. Per exemple, la hidroxipropilmetilcel·lulosa polvoritzada (forma granular 0,2~0,5 mm a 20 °C) amb una viscositat de solució aquosa del 4% de 2pa•s es pot adquirir a temperatura ambient, és fàcilment soluble en aigua sense refredar.
② Solubilitat de la hidroxipropilmetilcel·lulosa en dissolvents orgànics La solubilitat de la hidroxipropilmetilcel·lulosa en dissolvents orgànics també és millor que la de la metilcel·lulosa. La metilcel·lulosa ha de tenir un grau de substitució de metoxil de 2,1. Els productes anteriors, però que contenen hidroxipropil MS = 1,5 ~ 1,8 i metoxil DS = 0,2 ~ 1,0, la hidroxipropilmetilcel·lulosa d'alta viscositat amb un grau de substitució total superior a 1,8 es dissol en solucions anhidres de metanol i etanol, i té termoplasticitat i solubilitat en aigua. També és soluble en hidrocarburs clorats com el clorur de metilè i el cloroform, i en dissolvents orgànics com l'acetona, l'isopropanol i l'alcohol diacetónic. La seva solubilitat en dissolvents orgànics és millor que la solubilitat en aigua.
(2) Factors que influeixen en la viscositat de la hidroxipropilmetilcel·lulosa La determinació estàndard de la viscositat de la hidroxipropilmetilcel·lulosa és la mateixa que la d'altres èters de cel·lulosa. Es mesura a 20 °C amb una solució aquosa al 2% com a estàndard. La viscositat del mateix producte augmenta amb l'augment de la concentració. Per a productes amb diferents pesos moleculars a la mateixa concentració, el producte amb un pes molecular més gran té una viscositat més alta. La seva relació amb la temperatura és similar a la de la metilcel·lulosa. Quan la temperatura augmenta, la viscositat comença a baixar, però quan arriba a una determinada temperatura, la viscositat augmenta sobtadament i es produeix la gelificació. La temperatura de gel dels productes de baixa viscositat és més alta. El seu punt de gelificació no només està relacionat amb la viscositat de l'èter, sinó també amb la relació de composició del grup metoxil i el grup hidroxipropil en l'èter i la mida del grau de substitució total. Cal tenir en compte que la hidroxipropilmetilcel·lulosa també és pseudoplàstica i la seva solució és estable a temperatura ambient sense cap degradació de la viscositat, excepte per la possibilitat de degradació enzimàtica.
(3) La tolerància a la sal de la hidroxipropilmetilcel·lulosa Com que la hidroxipropilmetilcel·lulosa és un èter no iònic, no s'ionitza en medis aquosos, a diferència d'altres èters de cel·lulosa iònica, com la carboximetilcel·lulosa base, en la solució per reaccionar amb ions de metalls pesants i precipitar. Les sals generals com el clorur, el bromur, el fosfat, el nitrat, etc. no precipiten quan s'afegeixen a la seva solució aquosa. Tanmateix, l'addició de sal té certa influència en la temperatura de floculació de la seva solució aquosa. Quan la concentració de sal augmenta, la temperatura del gel disminueix. Quan la concentració de sal és inferior al punt de floculació, la viscositat de la solució tendeix a augmentar. Per tant, s'afegeix una certa quantitat de sal, en l'aplicació, es pot aconseguir un efecte espessidor de manera més econòmica. Per tant, en algunes aplicacions, és millor utilitzar una barreja d'èter de cel·lulosa i sal que una concentració més alta de solució d'èter per aconseguir l'efecte espessidor.
(4) Resistència a l'àcid i als àlcalis de la hidroxipropilmetilcel·lulosa La hidroxipropilmetilcel·lulosa és generalment estable als àcids i als àlcalis, i no es veu afectada en el rang de pH de 2 a 12. Pot suportar una certa quantitat d'àcids lleugers, com ara l'àcid fòrmic, l'àcid acètic, l'àcid cítric, l'àcid succínic, l'àcid fosfòric, l'àcid bòric, etc. Però l'àcid concentrat té l'efecte de reduir la viscositat. Els àlcalis com la sosa càustica, la potassa càustica i l'aigua de calç no hi tenen cap efecte, però poden augmentar lleugerament la viscositat de la solució i després disminuir-la lentament.
(5) Miscibilitat de la hidroxipropilmetilcel·lulosa La solució d'hidroxipropilmetilcel·lulosa es pot barrejar amb compostos polimèrics solubles en aigua per convertir-se en una solució uniforme i transparent amb una viscositat més alta. Aquests compostos polimèrics inclouen polietilenglicol, acetat de polivinil, polisilicona, polimetilvinilsiloxà, hidroxietilcel·lulosa i metilcel·lulosa. Els compostos naturals d'alt pes molecular com la goma aràbiga, la goma de garrofí, la goma karaya, etc. també tenen una bona compatibilitat amb la seva solució. La hidroxipropilmetilcel·lulosa també es pot barrejar amb èster de manitol o èster de sorbitol d'àcid esteàric o àcid palmític, i també es pot barrejar amb glicerina, sorbitol i manitol, i aquests compostos es poden utilitzar com a plastificant d'hidroxipropilmetilcel·lulosa per a la cel·lulosa.
(6) L'insoluble soluble en aiguaèters de cel·lulosaLa hidroxipropilmetilcel·lulosa pot dur a terme una reticulació superficial amb aldehids, de manera que aquests èters solubles en aigua precipiten a la solució i es tornen insolubles en aigua. Els aldehids que fan que la hidroxipropilmetilcel·lulosa sigui insoluble inclouen formaldehid, glioxal, aldehid succínic, adipaldehid, etc. Quan s'utilitza formaldehid, s'ha de prestar especial atenció al valor del pH de la solució, entre els quals el glioxal reacciona més ràpidament, per la qual cosa el glioxal s'utilitza habitualment com a agent reticulant en la producció industrial. La dosi d'aquest tipus d'agent reticulant a la solució és del 0,2% al 10% de la massa d'èter, preferiblement del 7% al 10%, per exemple, el 3,3% al 6% de glioxal és el més adequat. Generalment, la temperatura de tractament és de 0 a 30 ℃ i el temps és d'1 a 120 minuts. La reacció de reticulació s'ha de dur a terme en condicions àcides. Generalment, el pH de la solució s'ajusta a aproximadament 2~6 afegint-hi un àcid fort inorgànic o un àcid carboxílic orgànic, preferiblement entre 4~6, i després s'afegeixen aldehids per dur a terme la reacció de reticulació. L'àcid utilitzat pot ser àcid clorhídric, àcid sulfúric, àcid fosfòric, àcid fòrmic, àcid acètic, àcid hidroxiacètic, àcid succínic o àcid cítric, etc., on és recomanable l'àcid fòrmic o l'àcid acètic, i l'àcid fòrmic és òptim. L'àcid i l'aldehid també es poden afegir simultàniament per permetre que la solució experimenti una reacció de reticulació dins del rang de pH desitjat. Aquesta reacció s'utilitza sovint en el procés de tractament final en el procés de preparació d'èters de cel·lulosa. Després que l'èter de cel·lulosa sigui insoluble, és convenient utilitzar-lo.
Aigua de 20~25 ℃ per a rentat i purificació. Quan el producte s'està utilitzant, es poden afegir substàncies alcalines a la solució del producte per ajustar el pH de la solució perquè sigui alcalí, i el producte es dissoldrà ràpidament en la solució. Aquest mètode també és aplicable al tractament de la pel·lícula després que la solució d'èter de cel·lulosa s'hagi convertit en una pel·lícula per convertir-la en una pel·lícula insoluble.
(7) La resistència enzimàtica de la hidroxipropilmetilcel·lulosa es deu teòricament als derivats de la cel·lulosa, com ara cada grup anhidroglucosa. Si hi ha un grup substituent fermament unit, no és fàcil que els microorganismes l'infectin, però de fet, el producte acabat. Quan el valor de substitució supera l'1, també es degradarà pels enzims, cosa que significa que el grau de substitució de cada grup a la cadena de cel·lulosa no és prou uniforme i els microorganismes poden erosionar el grup anhidroglucosa no substituït per formar sucres, com a nutrients perquè els microorganismes els absorbeixin. Per tant, si augmenta el grau de substitució per eterificació de la cel·lulosa, també augmentarà la resistència a l'erosió enzimàtica de l'èter de cel·lulosa. Segons els informes, en condicions controlades, els resultats de la hidròlisi dels enzims produïts, la viscositat residual de la hidroxipropilmetilcel·lulosa (DS = 1,9) és del 13,2%, la de la metilcel·lulosa (DS = 1,83) és del 7,3%, la de la metilcel·lulosa (DS = 1,66) és del 3,8% i la de la hidroxietilcel·lulosa és de l'1,7%. Es pot veure que la hidroxipropilmetilcel·lulosa té una forta capacitat antienzimàtica. Per tant, l'excel·lent resistència enzimàtica de la hidroxipropilmetilcel·lulosa, combinada amb la seva bona dispersibilitat, espessiment i propietats de formació de pel·lícula, s'utilitza en recobriments d'emulsió d'aigua, etc., i generalment no cal afegir conservants. Tanmateix, per a l'emmagatzematge a llarg termini de la solució o possible contaminació des de l'exterior, es poden afegir conservants com a precaució, i l'elecció es pot determinar segons els requisits finals de la solució. L'acetat de fenilmercuri i el fluorosilicat de manganès són conservants eficaços, però tots tenen toxicitat, cal prestar atenció a l'operació. Generalment, es poden afegir 1~5 mg d'acetat de fenilmercuri a la solució per litre de dosi.
(8) Rendiment dehidroxipropilmetilcel·lulosaLa pel·lícula d'hidroxipropilmetilcel·lulosa té excel·lents propietats formadores de pel·lícula. La seva solució aquosa o solució de dissolvent orgànic es recobreix sobre una placa de vidre i, després d'assecar-se, es torna incolora i transparent. I una pel·lícula resistent. Té una bona resistència a la humitat i roman sòlida a altes temperatures. Si s'hi afegeix un plastificant higroscòpic, es pot millorar la seva elongació i flexibilitat. Pel que fa a la millora de la flexibilitat, els plastificants com la glicerina i el sorbitol són els més adequats. Generalment, la concentració de la solució és del 2% al 3% i la quantitat de plastificant és del 10% al 20% d'èter de cel·lulosa. Si el contingut de plastificant és massa alt, es produirà una contracció per deshidratació col·loïdal a alta humitat. La resistència a la tracció de la pel·lícula amb plastificant afegit és molt més gran que la que no té plastificant i augmenta amb l'augment de la quantitat afegida. Pel que fa a la higroscopicitat de la pel·lícula, també augmenta amb l'augment de la quantitat de plastificant.
Data de publicació: 25 d'abril de 2024