Hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC)Es un éter mixto de celulosa, no iónico y soluble en agua. Su aspecto es un polvo o material granular de color blanco a ligeramente amarillo, insípido, inodoro, no tóxico, químicamente estable y se disuelve en agua para formar una solución suave, transparente y viscosa. Una de las propiedades más importantes de la hidroxipropilmetilcelulosa es que aumenta la viscosidad del líquido. El efecto espesante depende del grado de polimerización (GP) del producto, la concentración de éter de celulosa en la solución acuosa, la velocidad de cizallamiento y la temperatura de la solución, entre otros factores.
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Tipo de fluido de solución acuosa de HPMC
En general, la tensión de un fluido en flujo de cizallamiento puede expresarse únicamente en función de la velocidad de cizallamiento ƒ(γ), siempre que no dependa del tiempo. Según la forma de ƒ(γ), los fluidos pueden clasificarse en diferentes tipos: fluidos newtonianos, fluidos dilatantes, fluidos pseudoplásticos y fluidos plásticos de Bingham.
Los éteres de celulosa se dividen en dos categorías: uno es éter de celulosa no iónico y el otro es éter de celulosa iónico. Para la reología de estos dos tipos de éteres de celulosa. SC Naik et al. realizó un estudio comparativo exhaustivo y sistemático sobre soluciones de hidroxietilcelulosa y carboximetilcelulosa sódica. Los resultados mostraron que tanto las soluciones de éter de celulosa no iónico como las soluciones de éter de celulosa iónico eran pseudoplásticas. Los flujos, es decir, los flujos no newtonianos, se aproximan a los líquidos newtonianos solo en concentraciones muy bajas. La pseudoplasticidad de la solución de hidroxipropilmetilcelulosa juega un papel importante en la aplicación. Por ejemplo, cuando se aplica en recubrimientos, debido a las características de pseudoplasticidad de las soluciones acuosas, la viscosidad de la solución disminuye con el aumento de la velocidad de cizallamiento, lo que conduce a la dispersión uniforme de partículas de pigmento y también aumenta la fluidez del recubrimiento. El efecto es muy grande; mientras que en reposo, la viscosidad de la solución es relativamente grande, lo que previene eficazmente la deposición de partículas de pigmento en el recubrimiento.
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Método de prueba de viscosidad HPMC
Un indicador importante para medir el efecto espesante de la hidroxipropilmetilcelulosa es la viscosidad aparente de la solución acuosa. Los métodos de medición de la viscosidad aparente suelen incluir el método de viscosidad capilar, el método de viscosidad rotacional y el método de viscosidad por caída de bola.
donde: es la viscosidad aparente, mPa s; K es la constante del viscosímetro; d es la densidad de la muestra de solución a 20/20°C; t es el tiempo que tarda la solución en pasar por la parte superior del viscosímetro hasta la marca inferior, s; Se mide el tiempo que el aceite estándar fluye a través del viscosímetro.
Sin embargo, el método de medición con viscosímetro capilar es más problemático. Las viscosidades de muchos...éteres de celulosaSon difíciles de analizar con un viscosímetro capilar, ya que estas soluciones contienen trazas de materia insoluble que solo se detectan cuando el viscosímetro capilar está bloqueado. Por lo tanto, la mayoría de los fabricantes utilizan viscosímetros rotacionales para controlar la calidad de la hidroxipropilmetilcelulosa. Los viscosímetros Brookfield se utilizan comúnmente en el extranjero, mientras que los viscosímetros NDJ se utilizan en China.
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Factores que influyen en la viscosidad de HPMC
3.1 Relación con el grado de agregación
Cuando otros parámetros se mantienen sin cambios, la viscosidad de la solución de hidroxipropilmetilcelulosa es proporcional al grado de polimerización (GP), al peso molecular o a la longitud de la cadena molecular, y aumenta con el aumento del grado de polimerización. Este efecto es más pronunciado en el caso de un grado de polimerización bajo que en el de un grado de polimerización alto.
3.2 Relación entre la viscosidad y la concentración
La viscosidad de la hidroxipropilmetilcelulosa aumenta con el aumento de la concentración del producto en la solución acuosa. Incluso un pequeño cambio de concentración provocará un cambio importante en la viscosidad. Con la viscosidad nominal de la hidroxipropilmetilcelulosa, el efecto del cambio de concentración en la viscosidad de la solución es cada vez más evidente.
3.3 Relación entre la viscosidad y la velocidad de corte
La solución acuosa de hidroxipropilmetilcelulosa presenta propiedades pseudoplásticas. Se prepara hidroxipropilmetilcelulosa de diferente viscosidad nominal en una solución acuosa al 2% y se mide su viscosidad a diferentes velocidades de cizallamiento. Los resultados se muestran en la figura. A baja velocidad de cizallamiento, la viscosidad de la solución de hidroxipropilmetilcelulosa no varió significativamente. Con el aumento de la velocidad de cizallamiento, la viscosidad de la solución de hidroxipropilmetilcelulosa con mayor viscosidad nominal disminuyó de forma más significativa, mientras que la de la solución con baja viscosidad no disminuyó significativamente.
3.4 Relación entre la viscosidad y la temperatura
La viscosidad de la solución de hidroxipropilmetilcelulosa se ve muy afectada por la temperatura. A medida que esta aumenta, la viscosidad de la solución disminuye. Como se muestra en la figura, se prepara una solución acuosa con una concentración del 2 % y se mide la variación de la viscosidad con el aumento de la temperatura.
3.5 Otros factores influyentes
La viscosidad de la solución acuosa de hidroxipropilmetilcelulosa también se ve afectada por los aditivos presentes en la solución, su pH y la degradación microbiana. Generalmente, para obtener un mejor rendimiento de viscosidad o reducir el coste de uso, es necesario añadir modificadores reológicos, como arcilla, arcilla modificada, polvo de polímero, éter de almidón y copolímero alifático, a la solución acuosa de hidroxipropilmetilcelulosa. También se pueden añadir electrolitos como cloruro, bromuro, fosfato, nitrato, etc. Estos aditivos no solo afectan la viscosidad de la solución acuosa, sino también otras propiedades de aplicación de la hidroxipropilmetilcelulosa, como la retención de agua y la resistencia al descolgamiento.
La viscosidad de la solución acuosa de hidroxipropilmetilcelulosa prácticamente no se ve afectada por ácidos ni álcalis, y generalmente se mantiene estable en un rango de 3 a 11. Soporta cierta cantidad de ácidos débiles, como el fórmico, el acético, el fosfórico, el bórico y el cítrico. Sin embargo, el ácido concentrado reduce la viscosidad. Sin embargo, la sosa cáustica, el hidróxido de potasio y el agua de cal, entre otros, tienen poco efecto. En comparación con otros éteres de celulosa,hidroxipropilmetilcelulosaLa solución acuosa posee una buena estabilidad antimicrobiana, principalmente porque la hidroxipropilmetilcelulosa posee grupos hidrófobos con un alto grado de sustitución e impedimento estérico. Sin embargo, dado que la reacción de sustitución no suele ser uniforme, la unidad de anhidroglucosa no sustituida es erosionada con mayor facilidad por microorganismos, lo que resulta en la degradación de las moléculas de éter de celulosa y la escisión de la cadena. Esto se traduce en una disminución de la viscosidad aparente de la solución acuosa. Si es necesario almacenar la solución acuosa de hidroxipropilmetilcelulosa durante un periodo prolongado, se recomienda añadir una pequeña cantidad de agente antifúngico para que la viscosidad no se modifique significativamente. Al elegir agentes antifúngicos, conservantes o fungicidas, se debe prestar atención a la seguridad y elegir productos que no sean tóxicos para el cuerpo humano, tengan propiedades estables y sean inodoros, como los fungicidas AMICAL de DOW Chem, los conservantes CANGUARD64, los agentes antibacterianos FUELSAVER y otros productos. Estos productos pueden desempeñar un papel importante.
Hora de publicación: 28 de abril de 2024