Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC)on mitteioonne, vees lahustuv tselluloosisegu-eeter. Välimus on valge kuni kergelt kollakas pulber või granuleeritud materjal, maitsetu, lõhnatu, mittetoksiline, keemiliselt stabiilne ning lahustub vees, moodustades sileda, läbipaistva ja viskoosse lahuse. Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi üks olulisemaid omadusi rakenduses on see, et see suurendab vedeliku viskoossust. Paksendav toime sõltub toote polümerisatsiooniastmest (DP), tsellulooseetri kontsentratsioonist vesilahuses, nihkekiirusest ja lahuse temperatuurist. Ja muudest teguritest.
01
HPMC vesilahuse vedel tüüp
Üldiselt saab vedeliku pinget nihkevoolus väljendada ainult nihkekiiruse ƒ(γ) funktsioonina, kui see ei ole ajast sõltuv. Sõltuvalt ƒ(γ) vormist saab vedelikud jagada erinevatesse tüüpidesse, nimelt: Newtoni vedelikud, dilatantsed vedelikud, pseudoplastilised vedelikud ja Binghami plastsed vedelikud.
Tsellulooseetrid jagunevad kahte kategooriasse: üks on mitteioonne tsellulooseeter ja teine on ioonne tsellulooseeter. Nende kahe tsellulooseetri tüübi reoloogia uurimiseks viisid SC Naik jt läbi põhjaliku ja süstemaatilise võrdleva uuringu hüdroksüetüültselluloosi ja naatriumkarboksümetüültselluloosi lahuste kohta. Tulemused näitasid, et nii mitteioonsed tsellulooseetri lahused kui ka ioonsed tsellulooseetri lahused olid pseudoplastilised. Voolud, st mitte-Newtoni voolud, lähenevad Newtoni vedelikule ainult väga madalate kontsentratsioonide korral. Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi lahuse pseudoplastilisus mängib olulist rolli pealekandmisel. Näiteks katetes kasutamisel väheneb lahuse viskoossus vesilahuste nihkejõu hõrenemise omaduste tõttu nihkekiiruse suurenemisega, mis soodustab pigmendiosakeste ühtlast hajumist ja suurendab ka katte voolavust. Mõju on väga suur; puhkeolekus on lahuse viskoossus suhteliselt suur, mis takistab tõhusalt pigmendiosakeste sadestumist kattesse.
02
HPMC viskoossuse testimismeetod
Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi paksendava efekti mõõtmise oluline näitaja on vesilahuse näiv viskoossus. Näilise viskoossuse mõõtmise meetodid hõlmavad tavaliselt kapillaarviskoossuse meetodit, pöörleva viskoossuse meetodit ja langeva kuuli viskoossuse meetodit.
kus: on näiv viskoossus, mPa·s; K on viskosimeetri konstant; d on lahuse tihedus temperatuuril 20/20 °C; t on aeg, mis kulub lahuse läbimiseks viskosimeetri ülemisest osast alumise märgini, s; Mõõdetakse aeg, mille jooksul standardõli voolab läbi viskosimeetri.
Kapillaarviskosimeetriga mõõtmise meetod on aga keerulisem. Paljude viskoossusedtselluloosi eetridon kapillaarviskosimeetriga keeruline analüüsida, kuna need lahused sisaldavad lahustumatute ainete jälgi, mida saab tuvastada ainult siis, kui kapillaarviskosimeeter on blokeeritud. Seetõttu kasutab enamik tootjaid hüdroksüpropüülmetüültselluloosi kvaliteedi kontrollimiseks pöörlevaid viskoomeetreid. Brookfieldi viskoomeetreid kasutatakse tavaliselt välisriikides ja NDJ viskoomeetreid Hiinas.
03
HPMC viskoossust mõjutavad tegurid
3.1 Seos agregatsiooniastmega
Kui muud parameetrid jäävad samaks, on hüdroksüpropüülmetüültselluloosi lahuse viskoossus proportsionaalne polümerisatsiooniastmega (DP) ehk molekulmassi või molekulaarahela pikkusega ning suureneb polümerisatsiooniastme suurenemisega. See efekt on madala polümerisatsiooniastme korral märgatavam kui kõrge polümerisatsiooniastme korral.
3.2 Viskoossuse ja kontsentratsiooni vaheline seos
Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi viskoossus suureneb koos toote kontsentratsiooni suurenemisega vesilahuses. Isegi väike kontsentratsiooni muutus põhjustab viskoossuse suure muutuse. Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi nominaalse viskoossuse korral on lahuse kontsentratsiooni muutuse mõju lahuse viskoossusele üha ilmsemaks muutunud.
3.3 Viskoossuse ja nihkekiiruse vaheline seos
Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi vesilahusel on nihkevedeldumise omadus. Erineva nominaalse viskoossusega hüdroksüpropüülmetüültselluloosist valmistatakse 2% vesilahus ja mõõdetakse vastavalt selle viskoossust erinevate nihkekiiruste juures. Tulemused on järgmised. Nagu joonisel näidatud. Madala nihkekiiruse juures ei muutunud hüdroksüpropüülmetüültselluloosi lahuse viskoossus oluliselt. Nihkekiiruse suurenemisega vähenes suurema nominaalse viskoossusega hüdroksüpropüülmetüültselluloosi lahuse viskoossus märgatavamalt, samas kui madala viskoossusega lahuse puhul see märkimisväärselt ei vähenenud.
3.4 Viskoossuse ja temperatuuri vaheline seos
Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi lahuse viskoossust mõjutab oluliselt temperatuur. Temperatuuri tõustes lahuse viskoossus väheneb. Nagu joonisel näidatud, valmistatakse sellest 2% kontsentratsiooniga vesilahus ja mõõdetakse viskoossuse muutust temperatuuri tõustes.
3.5 Muud mõjutavad tegurid
Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi vesilahuse viskoossust mõjutavad ka lahuses olevad lisandid, lahuse pH väärtus ja mikroobide lagunemine. Tavaliselt on viskoossuse parandamiseks või kasutuskulude vähendamiseks vaja hüdroksüpropüülmetüültselluloosi vesilahusele lisada reoloogilisi modifikaatoreid, nagu savi, modifitseeritud savi, polümeeripulbrit, tärklise eetrit ja alifaatset kopolümeeri. Samuti võib vesilahusele lisada elektrolüüte, nagu kloriid, bromiid, fosfaat, nitraat jne. Need lisandid mõjutavad mitte ainult vesilahuse viskoossust, vaid ka hüdroksüpropüülmetüültselluloosi muid kasutusomadusi, nagu veepeetus, lõtkumiskindlus jne.
Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi vesilahuse viskoossust hape ja leelised peaaegu ei mõjuta ning see on üldiselt stabiilne vahemikus 3–11. See talub teatud kogust nõrku happeid, nagu sipelghape, äädikhape, fosforhape, boorhape, sidrunhape jne. Kontsentreeritud hape vähendab aga viskoossust. Kuid seebikivi, kaaliumhüdroksiid, lubjavesi jne mõjutavad seda vähe. Võrreldes teiste tsellulooseetritega,hüdroksüpropüülmetüültselluloosVesilahusel on hea antimikroobne stabiilsus, peamine põhjus on see, et hüdroksüpropüülmetüültselluloosi hüdrofoobsed rühmad on kõrge asendusastmega ja rühmade steerilise takistusega. Kuna asendusreaktsioon ei ole tavaliselt ühtlane, siis mikroorganismid lagundavad kõige kergemini asendamata anhüdroglükoosiühikut, mille tulemuseks on tselluloosi eetri molekulide lagunemine ja ahela lõhustumine. Selle tulemusena väheneb vesilahuse näiv viskoossus. Kui hüdroksüpropüülmetüültselluloosi vesilahust on vaja pikka aega säilitada, on soovitatav lisada väike kogus seenevastast ainet, et viskoossus oluliselt ei muutuks. Seenevastaste ainete, säilitusainete või fungitsiidide valimisel tuleks pöörata tähelepanu ohutusele ja valida tooteid, mis ei ole inimkehale mürgised, millel on stabiilsed omadused ja mis on lõhnatud, näiteks DOW Chemi AMICAL fungitsiidid, CANGUARD64 säilitusained, FUELSAVER bakterivastased ained ja muud tooted, mis võivad mängida vastavat rolli.
Postituse aeg: 28. aprill 2024