Υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC)είναι ένας μη ιονικός, υδατοδιαλυτός μικτός αιθέρας κυτταρίνης. Η εμφάνιση είναι λευκή έως ελαφρώς κίτρινη σκόνη ή κοκκώδες υλικό, άγευστη, άοσμη, μη τοξική, χημικά σταθερή και διαλύεται στο νερό για να σχηματίσει ένα λείο, διαφανές και ιξώδες διάλυμα. Μία από τις πιο σημαντικές ιδιότητες της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης στην εφαρμογή της είναι ότι αυξάνει το ιξώδες του υγρού. Το φαινόμενο πύκνωσης εξαρτάται από τον βαθμό πολυμερισμού (DP) του προϊόντος, τη συγκέντρωση του αιθέρα κυτταρίνης στο υδατικό διάλυμα, τον ρυθμό διάτμησης και τη θερμοκρασία του διαλύματος. Και άλλους παράγοντες.
01
Υγρός τύπος υδατικού διαλύματος HPMC
Γενικά, η τάση ενός ρευστού σε διατμητική ροή μπορεί να εκφραστεί ως συνάρτηση μόνο του ρυθμού διάτμησης ƒ(γ), εφόσον δεν εξαρτάται από τον χρόνο. Ανάλογα με τη μορφή του ƒ(γ), τα ρευστά μπορούν να χωριστούν σε διαφορετικούς τύπους, δηλαδή: Νευτώνεια ρευστά, διασταλτικά ρευστά, ψευδοπλαστικά ρευστά και πλαστικά ρευστά Bingham.
Οι αιθέρες κυτταρίνης χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: η μία είναι ο μη ιονικός αιθέρας κυτταρίνης και η άλλη ο ιονικός αιθέρας κυτταρίνης. Για τη ρεολογία αυτών των δύο τύπων αιθέρων κυτταρίνης, οι SC Naik et al. διεξήγαγαν μια ολοκληρωμένη και συστηματική συγκριτική μελέτη σε διαλύματα υδροξυαιθυλοκυτταρίνης και καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης νατρίου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τόσο τα διαλύματα μη ιονικού αιθέρα κυτταρίνης όσο και τα διαλύματα ιοντικού αιθέρα κυτταρίνης ήταν ψευδοπλαστικά. Οι ροές, δηλαδή οι μη Νευτώνειες ροές, προσεγγίζουν τα Νευτώνεια υγρά μόνο σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις. Η ψευδοπλαστικότητα του διαλύματος υδροξυπροπυλμεθυλοκυτταρίνης παίζει σημαντικό ρόλο στην εφαρμογή. Για παράδειγμα, όταν εφαρμόζεται σε επιστρώσεις, λόγω των χαρακτηριστικών αραίωσης διάτμησης των υδατικών διαλυμάτων, το ιξώδες του διαλύματος μειώνεται με την αύξηση του ρυθμού διάτμησης, γεγονός που ευνοεί την ομοιόμορφη διασπορά των σωματιδίων χρωστικής, και επίσης αυξάνει τη ρευστότητα της επικάλυψης. Το αποτέλεσμα είναι πολύ μεγάλο. ενώ σε ηρεμία, το ιξώδες του διαλύματος είναι σχετικά μεγάλο, γεγονός που αποτρέπει αποτελεσματικά την εναπόθεση σωματιδίων χρωστικής στην επικάλυψη.
02
Μέθοδος δοκιμής ιξώδους HPMC
Ένας σημαντικός δείκτης για τη μέτρηση της πηκτικής δράσης της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης είναι το φαινόμενο ιξώδες του υδατικού διαλύματος. Οι μέθοδοι μέτρησης του φαινομενικού ιξώδους συνήθως περιλαμβάνουν τη μέθοδο τριχοειδούς ιξώδους, τη μέθοδο περιστροφικού ιξώδους και τη μέθοδο ιξώδους με πτώση μπάλας.
όπου: είναι το φαινόμενο ιξώδες, mPa s· K είναι η σταθερά του ιξωδόμετρου· d είναι η πυκνότητα του δείγματος διαλύματος στους 20/20°C· t είναι ο χρόνος που το διάλυμα διέρχεται από το άνω μέρος του ιξωδόμετρου μέχρι την κάτω ένδειξη, s· Μετράται ο χρόνος που το πρότυπο λάδι ρέει μέσω του ιξωδόμετρου.
Ωστόσο, η μέθοδος μέτρησης με τριχοειδές ιξωδόμετρο είναι πιο προβληματική. Τα ιξώδη πολλώναιθέρες κυτταρίνηςείναι δύσκολο να αναλυθούν με τριχοειδές ιξωδόμετρο επειδή αυτά τα διαλύματα περιέχουν ίχνη αδιάλυτης ύλης που ανιχνεύονται μόνο όταν το τριχοειδές ιξωδόμετρο είναι μπλοκαρισμένο. Επομένως, οι περισσότεροι κατασκευαστές χρησιμοποιούν περιστροφικά ιξωδόμετρα για τον έλεγχο της ποιότητας της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης. Τα ιξωδόμετρα Brookfield χρησιμοποιούνται συνήθως σε ξένες χώρες και τα ιξωδόμετρα NDJ χρησιμοποιούνται στην Κίνα.
03
Παράγοντες που επηρεάζουν το ιξώδες HPMC
3.1 Σχέση με τον βαθμό συσσωμάτωσης
Όταν άλλες παράμετροι παραμένουν αμετάβλητες, το ιξώδες του διαλύματος υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης είναι ανάλογο με τον βαθμό πολυμερισμού (DP) ή το μοριακό βάρος ή το μήκος της μοριακής αλυσίδας και αυξάνεται με την αύξηση του βαθμού πολυμερισμού. Αυτό το φαινόμενο είναι πιο έντονο στην περίπτωση χαμηλού βαθμού πολυμερισμού παρά στην περίπτωση υψηλού βαθμού πολυμερισμού.
3.2 Σχέση μεταξύ ιξώδους και συγκέντρωσης
Το ιξώδες της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης του προϊόντος στο υδατικό διάλυμα. Ακόμη και μια μικρή αλλαγή στη συγκέντρωση θα προκαλέσει μεγάλη αλλαγή στο ιξώδες. Με το ονομαστικό ιξώδες της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης, η επίδραση της αλλαγής της συγκέντρωσης του διαλύματος στο ιξώδες του διαλύματος είναι όλο και πιο εμφανής.
3.3 Σχέση μεταξύ ιξώδους και ρυθμού διάτμησης
Το υδατικό διάλυμα υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης έχει την ιδιότητα να λεπταίνει με διάτμηση. Η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη με διαφορετικό ονομαστικό ιξώδες παρασκευάζεται σε υδατικό διάλυμα 2% και το ιξώδες της μετράται αντίστοιχα σε διαφορετικούς ρυθμούς διάτμησης. Τα αποτελέσματα έχουν ως εξής: Όπως φαίνεται στο σχήμα. Σε χαμηλό ρυθμό διάτμησης, το ιξώδες του διαλύματος υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης δεν άλλαξε σημαντικά. Με την αύξηση του ρυθμού διάτμησης, το ιξώδες του διαλύματος υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης με υψηλότερο ονομαστικό ιξώδες μειώθηκε πιο εμφανώς, ενώ το διάλυμα με χαμηλό ιξώδες δεν μειώθηκε εμφανώς.
3.4 Σχέση μεταξύ ιξώδους και θερμοκρασίας
Το ιξώδες του διαλύματος υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, το ιξώδες του διαλύματος μειώνεται. Όπως φαίνεται στο σχήμα, παρασκευάζεται σε υδατικό διάλυμα με συγκέντρωση 2% και μετράται η μεταβολή του ιξώδους με την αύξηση της θερμοκρασίας.
3.5 Άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν
Το ιξώδες του υδατικού διαλύματος υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης επηρεάζεται επίσης από τα πρόσθετα στο διάλυμα, την τιμή pH του διαλύματος και την μικροβιακή αποικοδόμηση. Συνήθως, για να επιτευχθεί καλύτερη απόδοση ιξώδους ή να μειωθεί το κόστος χρήσης, είναι απαραίτητο να προστεθούν τροποποιητές ρεολογίας, όπως άργιλος, τροποποιημένη άργιλος, σκόνη πολυμερούς, αιθέρας αμύλου και αλειφατικό συμπολυμερές, στο υδατικό διάλυμα υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης, και ηλεκτρολύτες όπως χλωριούχο, βρωμιούχο, φωσφορικό, νιτρικό κ.λπ. μπορούν επίσης να προστεθούν στο υδατικό διάλυμα. Αυτά τα πρόσθετα όχι μόνο θα επηρεάσουν τις ιδιότητες ιξώδους του υδατικού διαλύματος, αλλά θα επηρεάσουν και άλλες ιδιότητες εφαρμογής της υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης, όπως η κατακράτηση νερού, η αντοχή σε χαλάρωση κ.λπ.
Το ιξώδες του υδατικού διαλύματος υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης σχεδόν δεν επηρεάζεται από οξύ και αλκάλια και είναι γενικά σταθερό στην περιοχή από 3 έως 11. Μπορεί να αντέξει μια ορισμένη ποσότητα ασθενών οξέων, όπως μυρμηκικό οξύ, οξικό οξύ, φωσφορικό οξύ, βορικό οξύ, κιτρικό οξύ κ.λπ. Ωστόσο, το πυκνό οξύ θα μειώσει το ιξώδες. Αλλά η καυστική σόδα, το υδροξείδιο του καλίου, το ασβέστιο κ.λπ. έχουν μικρή επίδραση σε αυτό. Σε σύγκριση με άλλους αιθέρες κυτταρίνης,υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνηΤο υδατικό διάλυμα έχει καλή αντιμικροβιακή σταθερότητα, ο κύριος λόγος είναι ότι η υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη έχει υδρόφοβες ομάδες με υψηλό βαθμό υποκατάστασης και στερεοχημική παρεμπόδιση των ομάδων. Ωστόσο, επειδή η αντίδραση υποκατάστασης συνήθως δεν είναι ομοιόμορφη, η μη υποκατεστημένη μονάδα ανυδρογλυκόζης διαβρώνεται πιο εύκολα από μικροοργανισμούς, με αποτέλεσμα την αποικοδόμηση των μορίων αιθέρα κυτταρίνης και τη διάσπαση της αλυσίδας. Η απόδοση είναι ότι το φαινόμενο ιξώδες του υδατικού διαλύματος μειώνεται. Εάν είναι απαραίτητο να αποθηκευτεί το υδατικό διάλυμα υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνης για μεγάλο χρονικό διάστημα, συνιστάται η προσθήκη ίχνους αντιμυκητιασικού παράγοντα, ώστε το ιξώδες να μην αλλάξει σημαντικά. Κατά την επιλογή αντιμυκητιασικών παραγόντων, συντηρητικών ή μυκητοκτόνων, θα πρέπει να δίνετε προσοχή στην ασφάλεια και να επιλέγετε προϊόντα που δεν είναι τοξικά για το ανθρώπινο σώμα, έχουν σταθερές ιδιότητες και είναι άοσμα, όπως τα μυκητοκτόνα AMICAL της DOW Chem, τα συντηρητικά CANGUARD64, οι βακτηριακοί παράγοντες FUELSAVER και άλλα προϊόντα. μπορούν να διαδραματίσουν αντίστοιχο ρόλο.
Ώρα δημοσίευσης: 28 Απριλίου 2024