Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)er en ikke-ionisk, vandopløselig celluloseether. Udseendet er et hvidt til let gult pulver eller granulært materiale, smagløst, lugtfrit, giftfrit, kemisk stabilt og opløses i vand til en glat, transparent og viskøs opløsning. En af de vigtigste egenskaber ved hydroxypropylmethylcellulose i anvendelse er, at det øger væskens viskositet. Fortykkelseseffekten afhænger af produktets polymerisationsgrad (DP), koncentrationen af celluloseether i den vandige opløsning, forskydningshastigheden og opløsningens temperatur samt andre faktorer.
01
Flydende HPMC vandig opløsning af typen
Generelt kan spændingen i en væske i forskydningsstrømning udtrykkes som en funktion af kun forskydningshastigheden ƒ(γ), så længe den ikke er tidsafhængig. Afhængigt af formen af ƒ(γ) kan væsker opdeles i forskellige typer, nemlig: Newtonske væsker, dilatante væsker, pseudoplastiske væsker og Bingham-plastiske væsker.
Celluloseethere er opdelt i to kategorier: den ene er ikke-ionisk celluloseether og den anden er ionisk celluloseether. For at undersøge reologien af disse to typer celluloseethere har SC Naik et al. udført en omfattende og systematisk sammenlignende undersøgelse af hydroxyethylcellulose- og natriumcarboxymethylcelluloseopløsninger. Resultaterne viste, at både ikke-ioniske celluloseetheropløsninger og ioniske celluloseetheropløsninger var pseudoplastiske. Strømninger, dvs. ikke-newtonske strømninger, nærmer sig kun newtonske væsker ved meget lave koncentrationer. Pseudoplasticiteten af hydroxypropylmethylcelluloseopløsningen spiller en vigtig rolle i anvendelsen. For eksempel, når den anvendes i belægninger, falder viskositeten af opløsningen på grund af de forskydningsfortyndende egenskaber ved vandige opløsninger med stigende forskydningshastighed, hvilket er befordrende for ensartet spredning af pigmentpartikler og også øger belægningens fluiditet. Effekten er meget stor; i hvile er viskositeten af opløsningen relativt stor, hvilket effektivt forhindrer aflejring af pigmentpartikler i belægningen.
02
HPMC-viskositetstestmetode
En vigtig indikator til måling af hydroxypropylmethylcelluloses fortykkelseseffekt er den vandige opløsnings tilsyneladende viskositet. Målemetoderne for tilsyneladende viskositet omfatter normalt kapillærviskositetsmetode, rotationsviskositetsmetode og viskositetsmetode med faldende kugler.
hvor: er den tilsyneladende viskositet, mPa s; K er viskosimeterkonstanten; d er opløsningsprøvens densitet ved 20/20 °C; t er den tid, det tager for opløsningen at passere gennem den øverste del af viskosimeteret til den nederste mærket, s; Den tid, standardolien strømmer gennem viskosimeteret, måles.
Imidlertid er metoden med måling med kapillærviskosimeter mere besværlig. Viskositeterne af mangecelluloseethereer vanskelige at analysere ved hjælp af et kapillærviskosimeter, fordi disse opløsninger indeholder spormængder af uopløseligt stof, der kun detekteres, når kapillærviskosimeteret er blokeret. Derfor bruger de fleste producenter rotationsviskosimetre til at kontrollere kvaliteten af hydroxypropylmethylcellulose. Brookfield-viskosimetre bruges almindeligvis i udlandet, og NDJ-viskosimetre bruges i Kina.
03
Faktorer, der påvirker HPMC-viskositeten
3.1 Forholdet til aggregeringsgraden
Når andre parametre forbliver uændrede, er viskositeten af hydroxypropylmethylcelluloseopløsningen proportional med polymerisationsgraden (DP) eller molekylvægten eller molekylkædelængden og stiger med stigende polymerisationsgrad. Denne effekt er mere udtalt i tilfælde af lav polymerisationsgrad end i tilfælde af høj polymerisationsgrad.
3.2 Forholdet mellem viskositet og koncentration
Viskositeten af hydroxypropylmethylcellulose stiger med stigende koncentration af produktet i den vandige opløsning. Selv en lille ændring i koncentrationen vil forårsage en stor ændring i viskositeten. Med den nominelle viskositet af hydroxypropylmethylcellulose bliver effekten af ændringen i opløsningskoncentrationen på opløsningens viskositet mere og mere tydelig.
3.3 Forholdet mellem viskositet og forskydningshastighed
Vandig hydroxypropylmethylcelluloseopløsning har egenskaben at blive forskydningsfortyndet. Hydroxypropylmethylcellulose med forskellig nominel viskositet fremstilles i 2% vandig opløsning, og dens viskositet ved forskellige forskydningshastigheder måles henholdsvis. Resultaterne er som vist i figuren. Ved lav forskydningshastighed ændrede viskositeten af hydroxypropylmethylcelluloseopløsningen sig ikke signifikant. Med stigende forskydningshastighed faldt viskositeten af hydroxypropylmethylcelluloseopløsningen med højere nominel viskositet mere markant, mens opløsningen med lav viskositet ikke faldt markant.
3.4 Forholdet mellem viskositet og temperatur
Viskositeten af hydroxypropylmethylcelluloseopløsningen påvirkes i høj grad af temperaturen. Når temperaturen stiger, falder opløsningens viskositet. Som vist på figuren fremstilles den til en vandig opløsning med en koncentration på 2%, og ændringen i viskositet med temperaturstigningen måles.
3.5 Andre påvirkningsfaktorer
Viskositeten af den vandige opløsning af hydroxypropylmethylcellulose påvirkes også af tilsætningsstoffer i opløsningen, opløsningens pH-værdi og mikrobiel nedbrydning. For at opnå bedre viskositetsydelse eller reducere brugsomkostningerne er det normalt nødvendigt at tilsætte reologimodifikatorer, såsom ler, modificeret ler, polymerpulver, stivelsesether og alifatisk copolymer, til den vandige opløsning af hydroxypropylmethylcellulose, og elektrolytter såsom chlorid, bromid, fosfat, nitrat osv. kan også tilsættes den vandige opløsning. Disse tilsætningsstoffer vil ikke kun påvirke viskositetsegenskaberne af den vandige opløsning, men også påvirke andre anvendelsesegenskaber af hydroxypropylmethylcellulose, såsom vandretention, sænkningsmodstand osv.
Viskositeten af den vandige opløsning af hydroxypropylmethylcellulose påvirkes næsten ikke af syre og base og er generelt stabil i området 3 til 11. Den kan modstå en vis mængde svage syrer, såsom myresyre, eddikesyre, fosforsyre, borsyre, citronsyre osv. Koncentreret syre vil dog reducere viskositeten. Men kaustisk soda, kaliumhydroxid, kalkvand osv. har ringe effekt på den. Sammenlignet med andre celluloseethere,hydroxypropylmethylcelluloseVandig opløsning har god antimikrobiel stabilitet, hovedårsagen er, at hydroxypropylmethylcellulose har hydrofobe grupper med høj grad af substitution og sterisk hindring af grupper. Da substitutionsreaktionen dog normalt ikke er ensartet, eroderes den usubstituerede anhydroglucoseenhed lettest af mikroorganismer, hvilket resulterer i nedbrydning af celluloseethermolekyler og kædespaltning. Ydelsen er, at den tilsyneladende viskositet af den vandige opløsning falder. Hvis det er nødvendigt at opbevare den vandige opløsning af hydroxypropylmethylcellulose i lang tid, anbefales det at tilsætte en spormængde af et svampedræbende middel, så viskositeten ikke ændrer sig væsentligt. Når man vælger svampedræbende midler, konserveringsmidler eller fungicider, bør man være opmærksom på sikkerheden og vælge produkter, der ikke er giftige for den menneskelige krop, har stabile egenskaber og er lugtfri, såsom DOW Chems AMICAL-fungicider, CANGUARD64-konserveringsmidler, FUELSAVER-bakteriemidler og andre produkter, der kan spille en tilsvarende rolle.
Opslagstidspunkt: 28. april 2024