Hydroksipropyylimetyyliselluloosa (HPMC) on ioniton selluloosaeetterieetteri, joka on sekoitettu ioniseen metyylikarboksimetyyliselluloosaeetterieetteriin. Se ei reagoi raskasmetallien kanssa. Hydroksipropyylimetyyliselluloosapitoisuuden ja hydroksipropyylipitoisuuden ja viskositeetin erojen vuoksi happiradikaalit eroavat toisistaan suorituskykyominaisuuksien suhteen. Esimerkiksi korkean metoksyylipitoisuuden ja matalan hydroksipropyylipitoisuuden omaavilla lajikkeilla on lähes sama suorituskyky kuin metyyliselluloosalla ja matalan metoksyylipitoisuuden ja korkean hydroksipropyylipitoisuuden omaavilla lajikkeilla, ja niiden suorituskyky on lähellä hydroksipropyylimetyyliselluloosan ominaisuuksia. Mutta jokaisella lajikkeella, vaikka se sisältää vain pienen määrän hydroksipropyyliä tai pienen määrän metoksia, on suuria eroja orgaanisiin liuottimiin liukoisuudessa tai vesiliuoksen flokkulaatiolämpötilassa.
1, hydroksipropyylimetyyliselluloosan liukoisuus
Hydroksipropyylimetyyliselluloosan vesiliukoisuus on itse asiassa propyleenioksidilla (metyylioksipropyylirengas) modifioitua metyyliselluloosaa, joten sillä on samankaltaisia ominaisuuksia kylmään veteen liukenevana ja kuumaan veteen liukenemattomana metyyliselluloosan kanssa. Modifioidun hydroksipropyylin geeliytymislämpötila on kuitenkin paljon korkeampi kuin metyyliselluloosan kuumassa vedessä. Esimerkiksi 2 % metoksipitoisuudella varustetun hydroksipropyylimetyyliselluloosan vesiliuoksen viskositeetti (DS = 0,73 ja hydroksipropyylipitoisuus MS = 0,46) on 500 MPa 20 °C:ssa. S-tuotteen geeliytymislämpötila on lähellä 100 °C:ta, kun taas samassa lämpötilassa olevan metyyliselluloosan lämpötila on vain noin 55 °C. Myös sen vesiliukoisuus paranee huomattavasti esimerkiksi murskaamisen jälkeen, kun hydroksipropyylimetyyliselluloosa (rakeen muoto 0,2–0,5 mm 20 °C:ssa) on 4 % vesiliuoksen viskositeetti 2pA? S-tuotteet voidaan helposti liuottaa veteen huoneenlämmössä ilman jäähdytystä.
(2) Hydroksipropyylimetyyliselluloosan liukoisuus orgaanisiin liuottimiin on myös parempi kuin metyyliselluloosan. Metyyliselluloosan metoksisubstituutioasteen on oltava vähintään 2,1, ja sen hydroksipropyylin MS on 1,5–1,8 ja metoksi-DS 0,2–1,0. Korkean viskositeetin omaava hydroksipropyylimetyyliselluloosa, jonka kokonaissubstituutioaste on yli 1,8, liukenee vedettömiin metanoli- ja etanoliliuoksiin ja sillä on termoplastinen ja vesiliukoisuus. Se liukenee myös kloorattuihin hiilivetyihin, kuten dikloorimetaaniin ja trikloorimetaaniin, sekä orgaanisiin liuottimiin, kuten asetoniin, isopropyylialkoholiin ja diasetonialkoholiin. Sen liukoisuus orgaanisiin liuottimiin on parempi kuin vesiliukoisuus.
2, hydroksipropyylimetyyliselluloosan viskositeettiin vaikuttavat tekijät
Hydroksipropyylimetyyliselluloosan viskositeettikertoimet hydroksipropyylimetyyliselluloosan standardiviskositeetin määritys on sama kuin muiden selluloosaeetterien viskositeetti 20 ℃:ssa 2 % vesiliuoksella. Saman tuotteen viskositeetti, kun pitoisuus kasvaa ja eri molekyylipainoisten tuotteiden pitoisuus kasvaa, tuotteen molekyylipaino on korkea. Sen suhde lämpötilaan on samanlainen kuin metyyliselluloosalla. Lämpötilan noustessa viskositeetti alkaa laskea, mutta tietyn lämpötilan saavuttaessa viskositeetti nousee äkillisesti ja tapahtuu geeliytyminen. Alhaisen viskositeetin omaavien tuotteiden geeliytymislämpötila on korkeampi kuin korkean viskositeetin omaavien tuotteiden. Sen geeliytymispisteen taso, eetterin korkean ja matalan viskositeetin lisäksi, myös eetterin metoksi- ja hydroksipropyyliryhmien koostumussuhde ja kokonaissubstituutioaste, ovat yhteydessä toisiinsa. On huomattava, että hydroksipropyylimetyyliselluloosa on myös pseudoplastista; sen liuos on stabiili huoneenlämmössä säilytettäessä eikä sen viskositeetti heikkene, lukuun ottamatta mahdollista entsymaattista hajoamista.
3, hydroksipropyylimetyyliselluloosa, happojen ja emästen kestävyys
Hydroksipropyylimetyyliselluloosahappo ja -emäs ovat yleensä stabiileja, eivätkä ne vaikuta pH-arvoon PH2–12. Ne kestävät tietyn määrän kevyitä happoja, kuten muurahaishappoa, etikkahappoa, sitruunahappoa, meripihkahappoa, fosforihappoa ja boorihappoa. Väkevä happo kuitenkin vähentää viskositeettia. Lipeällä, kaliumhydroksidilla ja kalkkivedellä ei ole vaikutusta, mutta liuoksen viskositeetin pieneneminen vähentää sitä hitaasti tulevaisuudessa.
4, hydroksipropyylimetyyliselluloosaa voidaan sekoittaa
Hydroksipropyylimetyyliselluloosaliuosta voidaan sekoittaa vesiliukoisten polymeeriyhdisteiden kanssa, jolloin saadaan tasainen, läpinäkyvä ja korkeamman viskositeetin omaava liuos. Näitä suurimolekyylisiä yhdisteitä ovat polyetyleeniglykoli, polyvinyyliasetaatti, polysilikoni, polymetyylivinyylisiloksaani sekä hydroksietyyliselluloosa ja metyyliselluloosa. Myös luonnolliset polymeeriyhdisteet, kuten arabikumi, johanneksenleipäpuukumi ja orjantappurakumi, sopivat hyvin liuokseen. Hydroksipropyylimetyyliselluloosaa voidaan sekoittaa myös steariinihapon tai palmitiinihapon, mannitoliesterin tai sorbitoliesterin kanssa, mutta myös glyserolin, sorbitolin ja mannitolin kanssa, jolloin näitä yhdisteitä voidaan käyttää hydroksipropyylimetyyliselluloosan pehmittiminä.
5, hydroksipropyylimetyyliselluloosa, liukenematon, vesiliukoinen
Hydroksipropyylimetyyliselluloosa on vesiliukoinen selluloosaeetteri, joka voi pinnallaan silloittua aldehydien kanssa, jolloin nämä vesiliukoiset eetterit saostuvat liuokseen ja muuttuvat veteen liukenemattomiksi. Hydroksipropyylimetyyliselluloosan liukenemattomien aldehydien, formaldehydien, glyoksaalin, sukkinaldehydin ja dialdehydin valmistuksessa formaldehydin käytössä on kiinnitettävä erityistä huomiota liuoksen pH-arvoon, jossa glyoksaalin reaktio on nopeampi. Siksi teollisessa tuotannossa glyoksaalia käytetään yleisesti silloittimena. Tällaisen silloittimen annostus liuoksessa on 0,2–10 % eetterin massasta, optimaalinen määrä on 7–10 %, ja sopivin glyoksaalin määrä on 3,3–6 %. Yleinen käsittelylämpötila on 0–30 ℃ ja aika 1–120 minuuttia. Silloitusreaktio on suoritettava happamissa olosuhteissa. Yleensä liuokseen lisätään epäorgaanista vahvaa happoa tai orgaanista karboksyylihappoa pH:n säätämiseksi noin 2–6:een, mieluiten 4–6:een, ja sitten lisätään aldehydejä silloittumisreaktiota varten. Käytetyt hapot ovat suolahappo, rikkihappo, fosforihappo, muurahaishappo, etikkahappo, hydroksietikkahappo, meripihkahappo tai sitruunahappo, joista muurahaishappo tai etikkahappo on paras ja muurahaishappo paras. Happoja ja aldehydejä voidaan lisätä myös samanaikaisesti, jotta liuos silloittuu halutulla pH-alueella. Tätä reaktiota käytetään usein selluloosaeetterin valmistusprosessin viimeisessä vaiheessa, jotta selluloosaeetteri ei liukene. Pesu ja puhdistus on helppoa 20–25 ℃:n vedellä. Käytettäessä tuotetta liuokseen voidaan lisätä emäksisiä aineita liuoksen pH:n säätämiseksi emäksiseksi, jolloin tuote liukenee nopeasti liuokseen. Tätä menetelmää voidaan käyttää myös silloin, kun selluloosaeetteriliuosta käytetään kalvon valmistukseen ja sitten kalvoa käsitellään liukenemattoman kalvon muodostamiseksi.
6, hydroksipropyylimetyyliselluloosa, antientsyymi
Selluloosajohdannaisten hydroksipropyylimetyyliselluloosan entsyymiresistenssi on teoriassa sellainen, että jokainen anhydroglukoosiryhmä korvaa vankan yhdistelmän ryhmiä. Mikro-organismit ovat vähemmän alttiita infektioille, mutta todellisuudessa valmiin tuotteen korvaavien ryhmien arvo on yli 1, mikä johtuu myös entsyymien hajoamisesta. Tämä tarkoittaa, että kunkin ryhmän selluloosaketjun substituutioaste ei ole tasainen. Mikro-organismit voivat erodoida lähellä olevia substituoimattomia dehydratoituneita glukoosiryhmiä muodostaen sokereita, joita mikro-organismit voivat imeä ravinnoksi. Siksi, jos selluloosan eetteröintisubstituutioaste kasvaa, selluloosaeetterin kestävyys entsymaattiselle eroosiosle paranee. On raportoitu, että kontrolloiduissa olosuhteissa hydroksipropyylimetyyliselluloosan (DS = 1,9), metyyliselluloosan (DS = 1,83), metyyliselluloosan (DS = 1,66) ja hydroksietyyliselluloosan (1,7 %) jäännösviskositeetti oli vastaavasti 13,2 %, 7,3 %, 3,8 % ja 1,7 %. Hydroksipropyylimetyyliselluloosalla on voimakas entsyymien vastainen kyky. Näin ollen hydroksipropyylimetyyliselluloosa on erinomainen antientsyymi, yhdistettynä hyvään dispergoituvuuteen, sakeuttamiseen ja kalvonmuodostukseen, jota käytetään emulsiopinnoitteissa jne., eikä siihen yleensä tarvitse lisätä säilöntäaineita. Liuoksen pitkäaikaisen varastoinnin tai mahdollisen ulkoisen kontaminaation estämiseksi voidaan kuitenkin lisätä säilöntäaineita, joiden valinta voidaan määrittää liuoksen lopullisten vaatimusten mukaan. Fenyylielohopea-asetaatti ja mangaanifluosilikaatti ovat tehokkaita säilöntäaineita, mutta ne ovat myrkyllisiä ja niitä on käytettävä varoen. Yleensä 1–5 mg fenyylielohopea-asetaattia voidaan lisätä litraa liuosta kohden.
7, hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvon suorituskyky
Hydroksipropyylimetyyliselluloosakalvon ominaisuudet Hydroksipropyylimetyyliselluloosalla on erinomainen kalvon ominaisuus. Sen vesiliuos tai orgaaninen liuotinliuos levitetään lasilevylle, ja kuivumisen jälkeen siitä tulee väritön, läpinäkyvä ja kestävä kalvo. Se kestää hyvin kosteutta ja pysyy kiinteänä korkeissa lämpötiloissa. Hygroskooppisen pehmitteen lisääminen voi parantaa sen venymistä ja joustavuutta. Taipuisuuden parantamiseksi sopivimmin käytetään glyserolia, sorbitolia ja muita pehmittimiä. Liuoksen yleinen pitoisuus on 2–3 % ja pehmitinannos 10–20 % selluloosaeetteriä. Jos pehmitinpitoisuus on suuri, korkeassa kosteudessa voi esiintyä kolloidisen kuivumisen kutistumista. Lisätyn pehmitinkalvon vetolujuus on paljon suurempi kuin lisättyyn kalvoon, ja se kasvaa lisätyn pehmitinmäärän kasvaessa. Myös kalvon hygroskooppisuus kasvaa pehmitinmäärän kasvaessa.
Julkaisun aika: 8.9.2022