آیا از عملکرد هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اطلاع دارید؟

هیدروکسی پروپیل متیل سلولزنوعی اتر مخلوط سلولزی غیر یونی است. برخلاف اتر مخلوط یونی متیل کربوکسی متیل سلولز، با فلزات سنگین واکنش نمی دهد. با توجه به نسبت های مختلف محتوای متوکسیل و محتوای هیدروکسی پروپیل در هیدروکسی پروپیل متیل سلولز و ویسکوزیته های مختلف، انواع زیادی با خواص مختلف وجود دارد، به عنوان مثال، محتوای متوکسیل بالا و محتوای هیدروکسی پروپیل کم عملکرد آن نزدیک به متیل سلولز است، در حالی که عملکرد هیدروکسی پروپیل کم هیدروکسی پروپیل محتوای هیدروکسی پروپیل بالا و محتوای هیدروکسی پروپیل بالا است. سلولز با این حال، در هر گونه، اگرچه فقط مقدار کمی از گروه هیدروکسی پروپیل یا مقدار کمی از گروه متوکسیل وجود دارد، تفاوت های زیادی در حلالیت در حلال های آلی یا دمای لخته سازی در محلول های آبی وجود دارد.

(1) خواص حلالیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز

① حلالیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در آبهیدروکسی پروپیل متیل سلولزدر واقع نوعی متیل سلولز است که توسط پروپیلن اکساید (متوکسی پروپیلن) اصلاح شده است، بنابراین هنوز همان خواصی را دارد که متیل سلولز دارای ویژگی های مشابه حلالیت در آب سرد و نامحلول بودن در آب گرم است. با این حال، به دلیل تغییر گروه هیدروکسی پروپیل، دمای ژل شدن آن در آب گرم بسیار بالاتر از متیل سلولز است. به عنوان مثال، ویسکوزیته محلول آبی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز با 2% درجه جایگزینی محتوای متوکسی DS=0.73 و محتوای هیدروکسی پروپیل MS=0.46 برابر با 500 mpa·s در 20 درجه سانتی گراد است، و دمای ژل آن می تواند نزدیک به 100 درجه سانتیگراد برسد، در حالی که در دمای متیل 5 تقریباً یکسان است. در مورد حلالیت آن در آب نیز تا حد زیادی بهبود یافته است. به عنوان مثال، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز پودر شده (شکل دانه ای 0.2 تا 0.5 میلی متر در 20 درجه سانتی گراد با ویسکوزیته محلول آبی 4٪ 2pa•s را می توان در دمای اتاق خریداری کرد، به راحتی در آب بدون خنک شدن قابل حل است.

② حلالیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در حلال های آلی حلالیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در حلال های آلی نیز بهتر از متیل سلولز است. متیل سلولز باید دارای درجه جایگزینی متوکسیل 2.1 باشد. محصولات فوق، اما حاوی هیدروکسی پروپیل MS=1.5~1.8 و متوکسی DS=0.2~1.0، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز با ویسکوزیته بالا با درجه کل جایگزینی بالاتر از 1.8، محلول آنهیدروز حل شده و محلول هاشانول حل شده است. ترموس پلاستیسیته و حلالیت در آب همچنین در هیدروکربن های کلردار مانند متیلن کلرید و کلروفرم و حلال های آلی مانند استون، ایزوپروپانول و دی استون الکل محلول است. حلالیت آن در حلال های آلی بهتر از حلالیت در آب است.

(2) عوامل مؤثر بر ویسکوزیته هیدروکسی پروپیل متیل سلولز تعیین ویسکوزیته استاندارد هیدروکسی پروپیل متیل سلولز مانند سایر اترهای سلولزی است. در دمای 20 درجه سانتی گراد با محلول آبی 2 درصد به عنوان استاندارد اندازه گیری می شود. ویسکوزیته همان محصول با افزایش غلظت افزایش می یابد. برای محصولات با وزن مولکولی متفاوت در غلظت یکسان، محصول با وزن مولکولی بزرگتر ویسکوزیته بالاتری دارد. رابطه آن با دما شبیه متیل سلولز است. هنگامی که دما افزایش می یابد، ویسکوزیته شروع به کاهش می کند، اما زمانی که به دمای معینی می رسد، ویسکوزیته ناگهان افزایش می یابد و ژل شدن رخ می دهد. دمای ژل محصولات با ویسکوزیته پایین بالاتر است. بالا است. نقطه ژل آن نه تنها به ویسکوزیته اتر مربوط می شود، بلکه به نسبت ترکیب گروه متوکسیل و گروه هیدروکسی پروپیل در اتر و اندازه درجه جانشینی کل مربوط می شود. لازم به ذکر است که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز نیز شبه پلاستیک است و محلول آن در دمای اتاق بدون هیچ گونه تخریب ویسکوزیته به جز امکان تجزیه آنزیمی پایدار است.

(3) تحمل نمک هیدروکسی پروپیل متیل سلولز از آنجایی که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز یک اتر غیر یونی است، برخلاف دیگر اترهای سلولز یونی مانند سلولز کربوکسی متیل باز، در محیط آب یونیزه نمی شود تا با یون های فلزات سنگین واکنش دهد و رسوب کند. نمک های عمومی مانند کلرید، برمید، فسفات، نیترات و غیره با افزودن به محلول آبی آن رسوب نخواهند کرد. با این حال، افزودن نمک بر دمای لخته سازی محلول آبی آن تأثیر دارد. هنگامی که غلظت نمک افزایش می یابد، دمای ژل کاهش می یابد. هنگامی که غلظت نمک کمتر از نقطه لخته سازی باشد، ویسکوزیته محلول تمایل به افزایش دارد. بنابراین، مقدار معینی نمک اضافه می شود، در کاربرد، می تواند اثر غلیظ کننده را به لحاظ اقتصادی به دست آورد. بنابراین در برخی کاربردها بهتر است از مخلوط اتر سلولز و نمک نسبت به غلظت بالاتر محلول اتر برای دستیابی به اثر غلیظ کننده استفاده شود.

(4) هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اسید و مقاومت قلیایی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز به طور کلی در برابر اسیدها و قلیاها پایدار است و در محدوده pH 2 تا 12 تحت تأثیر قرار نمی گیرد. می تواند مقدار معینی از اسید سبک را تحمل کند، مانند اسید فرمیک، اسید استیک، اسید سیتریک، اسید سوکسینیک، اسید فسفریک، اسید بوریک و غیره. اما اسید غلیظ اثر کاهش ویسکوزیته دارد. مواد قلیایی مانند سود سوزآور، پتاس سوزآور و آب آهک هیچ تاثیری روی آن ندارند، اما می توانند کمی ویسکوزیته محلول را افزایش دهند و سپس به آرامی آن را کاهش دهند.

(5) قابلیت امتزاج هیدروکسی پروپیل متیل سلولز محلول هیدروکسی پروپیل متیل سلولز را می توان با ترکیبات پلیمری محلول در آب مخلوط کرد تا به محلولی یکنواخت و شفاف با ویسکوزیته بالاتر تبدیل شود. این ترکیبات پلیمری شامل پلی اتیلن گلیکول، پلی وینیل استات، پلی سیلیکون، پلی متیل وینیل سیلوکسان، هیدروکسی اتیل سلولز و متیل سلولز می باشد. ترکیبات طبیعی با مولکولی بالا مانند صمغ عربی، صمغ ملخ، صمغ کارایا و ... نیز سازگاری خوبی با محلول آن دارند. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز همچنین می تواند با مانیتول استر یا سوربیتول استر اسید استئاریک یا اسید پالمتیک مخلوط شود و همچنین می تواند با گلیسیرین، سوربیتول و مانیتول مخلوط شود و از این ترکیبات می توان به عنوان نرم کننده هیدروکسی پروپیل متیل سلولز برای سلولز استفاده کرد.

(6) نامحلول محلول در آباترهای سلولزیهیدروکسی پروپیل متیل سلولز می تواند با آلدئیدها پیوندهای عرضی سطحی انجام دهد، به طوری که این اترهای محلول در آب در محلول رسوب کرده و در آب نامحلول می شوند. آلدئیدهایی که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز را نامحلول می کنند عبارتند از: فرمالدئید، گلیوکسال، سوکسینیک آلدهید، آدیپالدئید و غیره. هنگام استفاده از فرمالدئید، باید توجه ویژه ای به مقدار pH محلول داشت که در این میان گلیوکسال سریعتر واکنش نشان می دهد، بنابراین تولید گلیوکسال معمولاً به عنوان یک عامل اتصال دهنده صنعتی استفاده می شود. دوز این نوع عامل اتصال عرضی در محلول 0.2٪ تا 10٪ از جرم اتر، ترجیحا 7٪ تا 10٪ است، به عنوان مثال، 3.3٪ تا 6٪ گلیوکسال مناسب ترین است. به طور کلی، دمای درمان 0 ~ 30 ℃ و زمان 1 ~ 120 دقیقه است. واکنش اتصال عرضی باید در شرایط اسیدی انجام شود. به طور کلی، pH محلول با افزودن اسید قوی معدنی یا اسید کربوکسیلیک آلی به محلول، ترجیحاً بین 4 تا 6، حدود 2 تا 6 تنظیم می شود و سپس آلدئیدها برای انجام واکنش اتصال عرضی اضافه می شوند. اسید مورد استفاده دارای اسید کلریدریک، اسید سولفوریک، اسید فسفریک، اسید فرمیک، اسید استیک، اسید هیدروکسی استیک، اسید سوکسینیک یا اسید سیتریک و غیره است، که در آن با اسید فرمیک یا اسید استیک توصیه می شود، و اسید فرمیک بهینه است. همچنین می‌توان اسید و آلدهید را به طور همزمان اضافه کرد تا محلول در محدوده pH مورد نظر دچار واکنش اتصال متقابل شود. این واکنش اغلب در فرآیند تصفیه نهایی در فرآیند تهیه اترهای سلولزی استفاده می شود. پس از نامحلول شدن اتر سلولز، استفاده از آن راحت است.

20 ~ 25 ℃ آب برای شستشو و تصفیه. هنگامی که محصول در حال استفاده است، می توان مواد قلیایی را به محلول محصول اضافه کرد تا PH محلول را قلیایی تنظیم کند و محصول به سرعت در محلول حل شود. این روش همچنین برای درمان فیلم پس از تبدیل محلول اتر سلولز به یک فیلم برای تبدیل آن به یک فیلم نامحلول قابل استفاده است.

(7) مقاومت آنزیمی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز از نظر تئوری مشتقات سلولز است، مانند هر گروه انیدروگلوکز، اگر یک گروه جانشین با پیوند محکم وجود داشته باشد، آلوده شدن توسط میکروارگانیسم ها آسان نیست، اما در واقع محصول نهایی هنگامی که مقدار جایگزینی از 1 تجاوز می کند، درجه آنزیم نیز به معنای آنزیم از آن می شود. روی زنجیره سلولزی به اندازه کافی یکنواخت نیست و میکروارگانیسم‌ها می‌توانند بر روی گروه انیدروگلوکز جایگزین نشده فرسایش داده و قند تشکیل دهند، به عنوان مواد مغذی برای جذب میکروارگانیسم‌ها. بنابراین در صورت افزایش درجه جایگزینی اتریفیکاسیون سلولز، مقاومت در برابر فرسایش آنزیمی اتر سلولز نیز افزایش می یابد. بر اساس گزارشات، تحت شرایط کنترل شده، نتایج هیدرولیز آنزیم های ساخته شده، ویسکوزیته باقیمانده هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (DS=1.9) 13.2 درصد، متیل سلولز (DS=1.83) 7.3 درصد، متیل سلولز (DS=1.66) 3.1.1 درصد، هیدروکسی اتیل سلولز 7.8 درصد است. مشاهده می شود که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز دارای توانایی ضد آنزیمی قوی است. بنابراین، مقاومت عالی آنزیمی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز، همراه با خاصیت پراکندگی خوب، ضخیم شدن و تشکیل فیلم، در پوشش های امولسیونی آب و غیره استفاده می شود و به طور کلی نیازی به افزودن مواد نگهدارنده ندارد. با این حال، برای نگهداری طولانی مدت محلول یا آلودگی احتمالی از خارج، می توان به عنوان یک اقدام احتیاطی مواد نگهدارنده اضافه کرد و انتخاب را می توان با توجه به نیازهای نهایی محلول تعیین کرد. استات فنیل جیوه و فلوروسیلیکات منگنز نگهدارنده های موثری هستند، اما همه آنها دارای سمیت هستند، باید به عملیات توجه شود. به طور کلی، 1 تا 5 میلی گرم استات فنیل جیوه را می توان به ازای هر لیتر از دوز به محلول اضافه کرد.

(8) عملکردهیدروکسی پروپیل متیل سلولزفیلم هیدروکسی پروپیل متیل سلولز دارای خواص فیلم سازی عالی است. محلول آبی یا حلال آلی آن روی صفحه شیشه ای پوشانده می شود و پس از خشک شدن بی رنگ و شفاف می شود. و فیلم سخت مقاومت خوبی در برابر رطوبت دارد و در دماهای بالا جامد می ماند. اگر نرم کننده رطوبت گیر اضافه شود، ازدیاد طول و انعطاف پذیری آن را می توان افزایش داد. از نظر بهبود انعطاف پذیری، نرم کننده هایی مانند گلیسیرین و سوربیتول مناسب ترین هستند. به طور کلی، غلظت محلول 2٪ ~ 3٪، و مقدار نرم کننده 10٪ تا 20٪ اتر سلولز است. اگر محتوای نرم کننده بیش از حد زیاد باشد، انقباض کم آبی کلوئیدی در رطوبت بالا رخ می دهد. استحکام کششی فیلم با افزودن نرم کننده بسیار بیشتر از بدون نرم کننده است و با افزایش مقدار اضافه شده افزایش می یابد. در مورد رطوبت سنجی فیلم نیز با افزایش مقدار نرم کننده افزایش می یابد.