HydroxypropylméthylcelluloseIl s'agit d'un éther mixte de cellulose non ionique. Contrairement à l'éther mixte ionique de méthylcarboxyméthylcellulose, il ne réagit pas avec les métaux lourds. En raison des différents rapports entre les teneurs en méthoxyle et en hydroxypropyle de l'hydroxypropylméthylcellulose et de ses viscosités, il existe de nombreuses variétés aux propriétés variées. Par exemple, une teneur élevée en méthoxyle et une faible teneur en hydroxypropyle présentent des performances proches de celles de la méthylcellulose, tandis qu'une faible teneur en méthoxyle et une forte teneur en hydroxypropyle présentent des performances proches de celles de l'hydroxypropylméthylcellulose. Cependant, même si chaque variété contient une faible quantité de groupes hydroxypropyle ou méthoxyle, il existe de grandes différences de solubilité dans les solvants organiques ou de température de floculation en solution aqueuse.
(1) Propriétés de solubilité de l'hydroxypropylméthylcellulose
1 Solubilité de l'hydroxypropylméthylcellulose dans l'eauHydroxypropylméthylcelluloseIl s'agit en fait d'une méthylcellulose modifiée par de l'oxyde de propylène (méthoxypropylène). Elle possède donc les mêmes propriétés que la méthylcellulose, avec des caractéristiques similaires de solubilité dans l'eau froide et d'insolubilité dans l'eau chaude. Cependant, grâce à la modification du groupe hydroxypropyle, sa température de gélification dans l'eau chaude est bien supérieure à celle de la méthylcellulose. Par exemple, la viscosité d'une solution aqueuse d'hydroxypropylméthylcellulose avec un degré de substitution DS = 0,73 et une teneur en hydroxypropyle MS = 0,46 est de 500 mPa·s à 20 °C, et sa température de gélification peut atteindre près de 100 °C, alors que la méthylcellulose à la même température n'est que d'environ 55 °C. Quant à sa solubilité dans l'eau, elle a également été considérablement améliorée. Par exemple, l'hydroxypropylméthylcellulose pulvérisée (forme granulaire de 0,2 à 0,5 mm à 20 °C avec une viscosité de solution aqueuse à 4 % de 2 Pa • s) peut être achetée à température ambiante, elle est facilement soluble dans l'eau sans refroidissement.
2. Solubilité de l'hydroxypropylméthylcellulose dans les solvants organiques : la solubilité de l'hydroxypropylméthylcellulose dans les solvants organiques est également meilleure que celle de la méthylcellulose. La méthylcellulose doit avoir un degré de substitution méthoxyle de 2,1. Les produits ci-dessus, mais contenant de l'hydroxypropyl MS = 1,5 à 1,8 et du méthoxy DS = 0,2 à 1,0, l'hydroxypropylméthylcellulose à haute viscosité avec un degré total de substitution supérieur à 1,8 est dissoute dans des solutions de méthanol et d'éthanol anhydres, et présente une thermoplasticité et une solubilité dans l'eau. Elle est également soluble dans les hydrocarbures chlorés tels que le chlorure de méthylène et le chloroforme, et dans les solvants organiques tels que l'acétone, l'isopropanol et le diacétone-alcool. Sa solubilité dans les solvants organiques est meilleure que sa solubilité dans l'eau.
(2) Facteurs influençant la viscosité de l'hydroxypropylméthylcellulose La détermination standard de la viscosité de l'hydroxypropylméthylcellulose est la même que celle des autres éthers de cellulose. Elle est mesurée à 20 °C avec une solution aqueuse à 2 % comme étalon. La viscosité du même produit augmente avec l'augmentation de la concentration. Pour les produits ayant des poids moléculaires différents à la même concentration, le produit ayant un poids moléculaire plus élevé a une viscosité plus élevée. Sa relation avec la température est similaire à celle de la méthylcellulose. Lorsque la température augmente, la viscosité commence à baisser, mais lorsqu'elle atteint une certaine température, la viscosité augmente soudainement et une gélification se produit. La température de gélification des produits à faible viscosité est plus élevée. est élevé. Son point de gélification n'est pas seulement lié à la viscosité de l'éther, mais également au rapport de composition du groupe méthoxyle et du groupe hydroxypropyle dans l'éther et à la taille du degré de substitution total. Il convient de noter que l'hydroxypropylméthylcellulose est également pseudoplastique et que sa solution est stable à température ambiante sans aucune dégradation de la viscosité, à l'exception de la possibilité d'une dégradation enzymatique.
(3) Tolérance au sel de l'hydroxypropylméthylcellulose. L'hydroxypropylméthylcellulose étant un éther non ionique, elle n'est pas ionisée en milieu aqueux, contrairement à d'autres éthers de cellulose ioniques, tels que la carboxyméthylcellulose, en solution pour réagir avec les ions de métaux lourds et précipiter. Les sels généraux tels que le chlorure, le bromure, le phosphate, le nitrate, etc. ne précipitent pas lorsqu'ils sont ajoutés à leur solution aqueuse. Cependant, l'ajout de sel a une certaine influence sur la température de floculation de sa solution aqueuse. Lorsque la concentration en sel augmente, la température du gel diminue. Lorsque la concentration en sel est inférieure au point de floculation, la viscosité de la solution a tendance à augmenter. Par conséquent, une certaine quantité de sel est ajoutée, lors de l'application, elle peut obtenir un effet épaississant plus économique. Par conséquent, dans certaines applications, il est préférable d'utiliser un mélange d'éther de cellulose et de sel plutôt qu'une solution éthérée à concentration plus élevée pour obtenir l'effet épaississant.
(4) Résistance aux acides et aux alcalis de l'hydroxypropylméthylcellulose. L'hydroxypropylméthylcellulose est généralement stable aux acides et aux alcalis, et n'est pas affectée dans la plage de pH 2 à 12. Elle peut résister à une certaine quantité d'acides légers, tels que l'acide formique, l'acide acétique, l'acide citrique, l'acide succinique, l'acide phosphorique, l'acide borique, etc. Cependant, l'acide concentré a pour effet de réduire la viscosité. Les alcalis tels que la soude caustique, la potasse caustique et l'eau de chaux n'ont aucun effet sur elle, mais ils peuvent augmenter légèrement la viscosité de la solution, puis la diminuer progressivement.
(5) Miscibilité de l'hydroxypropylméthylcellulose La solution d'hydroxypropylméthylcellulose peut être mélangée à des composés polymères hydrosolubles pour former une solution uniforme et transparente à viscosité plus élevée. Ces composés polymères comprennent le polyéthylène glycol, l'acétate de polyvinyle, le polysilicone, le polyméthylvinylsiloxane, l'hydroxyéthylcellulose et la méthylcellulose. Les composés naturels de haut poids moléculaire tels que la gomme arabique, la gomme de caroube, la gomme karaya, etc. présentent également une bonne compatibilité avec sa solution. L'hydroxypropylméthylcellulose peut également être mélangée à l'ester de mannitol ou de sorbitol d'acide stéarique ou d'acide palmitique, et peut également être mélangée à la glycérine, au sorbitol et au mannitol. Ces composés peuvent être utilisés comme plastifiants de l'hydroxypropylméthylcellulose pour la cellulose.
(6) L'insoluble soluble dans l'eauéthers de celluloseL'hydroxypropylméthylcellulose peut effectuer une réticulation superficielle avec des aldéhydes, précipitant ainsi ces éthers hydrosolubles dans la solution et les rendant insolubles. Les aldéhydes qui rendent l'hydroxypropylméthylcellulose insoluble comprennent le formaldéhyde, le glyoxal, l'aldéhyde succinique, l'adipaldéhyde, etc. Lors de l'utilisation du formaldéhyde, une attention particulière doit être portée au pH de la solution, le glyoxal étant plus réactif. C'est pourquoi le glyoxal est couramment utilisé comme agent de réticulation en production industrielle. Le dosage de cet agent de réticulation dans la solution est de 0,2 à 10 % de la masse d'éther, de préférence de 7 à 10 % ; par exemple, 3,3 à 6 % de glyoxal est le plus approprié. Généralement, la température de traitement est comprise entre 0 et 30 °C et la durée de 1 à 120 minutes. La réaction de réticulation doit être réalisée en milieu acide. Généralement, le pH de la solution est ajusté à environ 2-6 par l'ajout d'un acide fort inorganique ou d'un acide carboxylique organique, de préférence entre 4-6, puis des aldéhydes sont ajoutés pour réaliser la réaction de réticulation. Les acides utilisés sont l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, l'acide phosphorique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide hydroxyacétique, l'acide succinique ou l'acide citrique, etc. L'utilisation d'acide formique ou d'acide acétique est recommandée, l'acide formique étant optimal. L'acide et l'aldéhyde peuvent également être ajoutés simultanément pour permettre à la solution de subir une réaction de réticulation dans la plage de pH souhaitée. Cette réaction est souvent utilisée lors du traitement final des éthers de cellulose. Une fois l'éther de cellulose insoluble, il est facile à utiliser.
Eau à 20-25 °C pour le lavage et la purification. Lors de l'utilisation, des substances alcalines peuvent être ajoutées à la solution pour ajuster le pH de la solution et la rendre alcaline. Le produit se dissoudra rapidement. Cette méthode est également applicable au traitement du film après transformation de la solution d'éther de cellulose en film insoluble.
(7) La résistance enzymatique de l'hydroxypropylméthylcellulose est théoriquement liée aux dérivés de la cellulose. Chaque groupe anhydroglucose, par exemple, est difficilement infectable par les micro-organismes s'il y a un groupe substituant fermement lié. Cependant, lorsque le produit fini présente une valeur de substitution supérieure à 1, il est également dégradé par les enzymes. Le degré de substitution de chaque groupe sur la chaîne cellulosique n'est donc pas suffisamment uniforme et les micro-organismes peuvent éroder le groupe anhydroglucose non substitué pour former des sucres, nutriments assimilables par les micro-organismes. Par conséquent, si le degré de substitution par éthérification de la cellulose augmente, la résistance à l'érosion enzymatique de l'éther de cellulose augmentera également. Selon les rapports, dans des conditions contrôlées, les résultats de l'hydrolyse des enzymes produites indiquent que la viscosité résiduelle de l'hydroxypropylméthylcellulose (DS = 1,9) est de 13,2 %, celle de la méthylcellulose (DS = 1,83) de 7,3 %, celle de la méthylcellulose (DS = 1,66) de 3,8 % et celle de l'hydroxyéthylcellulose de 1,7 %. On constate que l'hydroxypropylméthylcellulose possède une forte capacité anti-enzyme. Par conséquent, son excellente résistance enzymatique, combinée à ses bonnes propriétés de dispersibilité, d'épaississement et de filmification, est utilisée dans les revêtements en émulsion aqueuse, etc., et ne nécessite généralement pas d'ajout de conservateurs. Cependant, en cas de stockage à long terme de la solution ou de contamination externe, des conservateurs peuvent être ajoutés par mesure de précaution, et leur choix peut être déterminé en fonction des exigences finales de la solution. L'acétate de phénylmercure et le fluorosilicate de manganèse sont des conservateurs efficaces, mais ils présentent tous une toxicité ; une attention particulière doit être portée à leur utilisation. En général, 1 à 5 mg d’acétate de phénylmercure peuvent être ajoutés à la solution par litre de dosage.
(8) Performance dehydroxypropylméthylcelluloseL'hydroxypropylméthylcellulose possède d'excellentes propriétés filmogènes. Appliquée en solution aqueuse ou en solution de solvant organique sur une plaque de verre, elle devient incolore et transparente après séchage. C'est un film résistant. Il présente une bonne résistance à l'humidité et reste solide à haute température. L'ajout d'un plastifiant hygroscopique permet d'améliorer son allongement et sa flexibilité. Pour améliorer la flexibilité, des plastifiants tels que la glycérine et le sorbitol sont les plus adaptés. Généralement, la concentration de la solution est de 2 à 3 % et la quantité de plastifiant est de 10 à 20 % d'éther de cellulose. Une teneur en plastifiant trop élevée entraîne un retrait par déshydratation colloïdale à forte humidité. La résistance à la traction du film avec plastifiant est bien supérieure à celle du film sans plastifiant et augmente avec la quantité ajoutée. L'hygroscopicité du film augmente également avec la quantité de plastifiant.
Date de publication : 25 avril 2024