hidroxipropilmetilcelulosaé un tipo de éter mixto de celulosa non iónica. A diferenza do éter mixto de metilcarboximetilcelulosa iónica, non reacciona con metais pesados. Debido ás diferentes proporcións de contido de metoxilo e contido de hidroxipropilo na hidroxipropilmetilcelulosa e ás diferentes viscosidades, existen moitas variedades con diferentes propiedades, por exemplo, alto contido de metoxilo e baixo contido de hidroxipropilo. O seu rendemento é próximo ao da metilcelulosa, mentres que o rendemento de baixo contido de metoxilo e alto contido de hidroxipropilo é próximo ao da hidroxipropilmetilcelulosa. Non obstante, en cada variedade, aínda que só contén unha pequena cantidade de grupo hidroxipropilo ou unha pequena cantidade de grupo metoxilo, hai grandes diferenzas na solubilidade en solventes orgánicos ou na temperatura de floculación en solucións acuosas.
(1) Propiedades de solubilidade da hidroxipropilmetilcelulosa
① Solubilidade da hidroxipropilmetilcelulosa en augahidroxipropilmetilcelulosaen realidade é un tipo de metilcelulosa modificada por óxido de propileno (metoxipropileno), polo que aínda ten as mesmas propiedades que a metilcelulosa, que ten características similares de solubilidade en auga fría e insolubilidade en auga quente. Non obstante, debido ao grupo hidroxipropilo modificado, a súa temperatura de xelificación en auga quente é moito maior que a da metilcelulosa. Por exemplo, a viscosidade da solución acuosa de hidroxipropilmetilcelulosa cun contido de metoxi do 2 %, un grao de substitución DS=0,73 e un contido de hidroxipropilo MS=0,46, é de 500 mpa·s a 20 °C, e a súa temperatura de xelificación pode alcanzar preto dos 100 °C, mentres que a metilcelulosa á mesma temperatura é de só uns 55 °C. En canto á súa solubilidade en auga, tamén mellorou moito. Por exemplo, a hidroxipropilmetilcelulosa pulverizada (forma granular de 0,2 a 0,5 mm a 20 °C cunha viscosidade de solución acuosa do 4 % de 2 pa•s) pódese adquirir a temperatura ambiente e é facilmente soluble en auga sen arrefriar.
② Solubilidade da hidroxipropilmetilcelulosa en solventes orgánicos A solubilidade da hidroxipropilmetilcelulosa en solventes orgánicos tamén é mellor que a da metilcelulosa. A metilcelulosa debe ter un grao de substitución de metoxilo de 2,1. Os produtos anteriores, pero que conteñen hidroxipropilo MS=1,5~1,8 e metoxi DS=0,2~1,0, a hidroxipropilmetilcelulosa de alta viscosidade cun grao de substitución total superior a 1,8 disólvese en solucións de metanol e etanol anhidras e ten termoplasticidade e solubilidade en auga. Tamén é soluble en hidrocarburos clorados como cloruro de metileno e cloroformo, e en solventes orgánicos como acetona, isopropanol e alcohol diacetónico. A súa solubilidade en solventes orgánicos é mellor que a solubilidade en auga.
(2) Factores que inflúen na viscosidade da hidroxipropilmetilcelulosa A determinación da viscosidade estándar da hidroxipropilmetilcelulosa é a mesma que a doutros éteres de celulosa. Mídese a 20 °C cunha solución acuosa ao 2 % como estándar. A viscosidade do mesmo produto aumenta co aumento da concentración. Para produtos con diferentes pesos moleculares á mesma concentración, o produto cun maior peso molecular ten unha maior viscosidade. A súa relación coa temperatura é similar á da metilcelulosa. Cando a temperatura aumenta, a viscosidade comeza a baixar, pero cando alcanza unha determinada temperatura, a viscosidade aumenta repentinamente e prodúcese a xelificación. A temperatura de xelificación dos produtos de baixa viscosidade é maior. O seu punto de xelificación non só está relacionado coa viscosidade do éter, senón tamén coa proporción de composición do grupo metoxilo e o grupo hidroxipropilo no éter e co tamaño do grao de substitución total. Débese ter en conta que a hidroxipropilmetilcelulosa tamén é pseudoplástica e a súa solución é estable á temperatura ambiente sen ningunha degradación da viscosidade, agás a posibilidade de degradación encimática.
(3) A tolerancia ao sal da hidroxipropilmetilcelulosa Dado que a hidroxipropilmetilcelulosa é un éter non iónico, non se ioniza en medios acuosos, a diferenza doutros éteres de celulosa iónicos, como a celulosa carboximetil base, na solución para reaccionar con ións de metais pesados e precipitar. Os sales xerais como cloruro, bromuro, fosfato, nitrato, etc. non precipitarán cando se engaden á súa solución acuosa. Non obstante, a adición de sal ten certa influencia na temperatura de floculación da súa solución acuosa. Cando a concentración de sal aumenta, a temperatura do xel diminúe. Cando a concentración de sal está por debaixo do punto de floculación, a viscosidade da solución tende a aumentar. Polo tanto, engádese unha certa cantidade de sal, na aplicación, pode conseguir un efecto espesante de forma máis económica. Polo tanto, nalgunhas aplicacións, é mellor usar unha mestura de éter de celulosa e sal que unha maior concentración de solución de éter para conseguir o efecto espesante.
(4) Resistencia á hidroxipropilmetilcelulosa a ácidos e álcalis A hidroxipropilmetilcelulosa é xeralmente estable aos ácidos e álcalis e non se ve afectada no rango de pH de 2 a 12. Pode soportar unha certa cantidade de ácidos lixeiros, como ácido fórmico, ácido acético, ácido cítrico, ácido succínico, ácido fosfórico, ácido bórico, etc. Pero o ácido concentrado ten o efecto de reducir a viscosidade. Os álcalis como a sosa cáustica, a potasa cáustica e a auga de cal non teñen ningún efecto sobre ela, pero poden aumentar lixeiramente a viscosidade da solución e despois diminuíla lentamente.
(5) Miscibilidade da hidroxipropilmetilcelulosa A solución de hidroxipropilmetilcelulosa pódese mesturar con compostos poliméricos solubles en auga para converterse nunha solución uniforme e transparente con maior viscosidade. Estes compostos poliméricos inclúen polietilenglicol, acetato de polivinilo, polisilicona, polimetilvinil siloxano, hidroxietilcelulosa e metilcelulosa. Os compostos naturais de alto peso molecular como a goma arábiga, a goma de alfarroba, a goma karaya, etc. tamén teñen boa compatibilidade coa súa solución. A hidroxipropilmetilcelulosa tamén se pode mesturar con éster de manitol ou éster de sorbitol de ácido esteárico ou ácido palmítico, e tamén se pode mesturar con glicerina, sorbitol e manitol, e estes compostos pódense usar como plastificante de hidroxipropilmetilcelulosa para celulosa.
(6) O insoluble soluble en augaéteres de celulosaA hidroxipropilmetilcelulosa pode levar a cabo a reticulación superficial con aldehídos, de xeito que estes éteres solubles en auga precipitan na solución e se volven insolubles en auga. Os aldehídos que fan que a hidroxipropilmetilcelulosa sexa insoluble inclúen formaldehído, glioxal, aldehído succínico, adipaldehído, etc. Ao usar formaldehído, débese prestar especial atención ao valor do pH da solución, entre os cales o glioxal reacciona máis rápido, polo que o glioxal úsase habitualmente como axente reticulante na produción industrial. A dosificación deste tipo de axente reticulante na solución é do 0,2 % ao 10 % da masa de éter, preferiblemente do 7 % ao 10 %; por exemplo, o máis axeitado é o 3,3 % ao 6 % de glioxal. Xeralmente, a temperatura de tratamento é de 0 a 30 ℃ e o tempo é de 1 a 120 minutos. A reacción de reticulación debe levarse a cabo en condicións ácidas. Xeralmente, o pH da solución axústase a aproximadamente 2~6 engadindo ácido forte inorgánico ou ácido carboxílico orgánico á solución, preferiblemente entre 4~6, e despois engádense aldehídos para levar a cabo a reacción de reticulación. O ácido utilizado é ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido fórmico, ácido acético, ácido hidroxiacético, ácido succínico ou ácido cítrico, etc., nos que se aconsella ácido fórmico ou ácido acético, e o ácido fórmico é óptimo. O ácido e o aldehído tamén se poden engadir simultaneamente para permitir que a solución experimente unha reacción de reticulación dentro do rango de pH desexado. Esta reacción úsase a miúdo no proceso de tratamento final no proceso de preparación de éteres de celulosa. Unha vez que o éter de celulosa é insoluble, é conveniente usalo.
Auga a 20~25 ℃ para lavado e purificación. Cando o produto estea en uso, pódense engadir substancias alcalinas á solución do produto para axustar o pH da solución para que sexa alcalino, e o produto disolverase rapidamente na solución. Este método tamén é aplicable ao tratamento da película despois de que a solución de éter de celulosa se converta nunha película para convertela nunha película insoluble.
(7) A resistencia encimática da hidroxipropilmetilcelulosa débese teoricamente aos derivados da celulosa, como cada grupo anhidroglicosa. Se hai un grupo substituínte firmemente unido, non é doado que os microorganismos infecten a este produto, pero de feito o valor de substitución do produto acabado supera a 1, tamén se degradará polos encimas, o que significa que o grao de substitución de cada grupo na cadea de celulosa non é o suficientemente uniforme e os microorganismos poden erosionar o grupo anhidroglicosa non substituído para formar azucres, como nutrientes que os microorganismos absorben. Polo tanto, se o grao de substitución por eterificación da celulosa aumenta, a resistencia á erosión encimática do éter de celulosa tamén aumentará. Segundo os informes, en condicións controladas, os resultados da hidrólise dos encimas producidos, a viscosidade residual da hidroxipropilmetilcelulosa (DS = 1,9) é do 13,2 %, a da metilcelulosa (DS = 1,83) é do 7,3 %, a da metilcelulosa (DS = 1,66) é do 3,8 % e a da hidroxietilcelulosa é do 1,7 %. Pódese observar que a hidroxipropilmetilcelulosa ten unha forte capacidade antienzimática. Polo tanto, a excelente resistencia encimática da hidroxipropilmetilcelulosa, combinada coa súa boa dispersibilidade, espesamento e propiedades de formación de película, utilízase en revestimentos de emulsión acuosa, etc., e xeralmente non é necesario engadir conservantes. Non obstante, para o almacenamento a longo prazo da solución ou posible contaminación desde o exterior, pódense engadir conservantes como precaución, e a elección pódese determinar segundo os requisitos finais da solución. O acetato de fenilmercúrico e o fluorosilicato de manganeso son conservantes eficaces, pero todos teñen toxicidade, polo que se debe prestar atención á operación. Xeralmente, pódense engadir de 1 a 5 mg de acetato de fenilmercurio á solución por litro de dosificación.
(8) Desempeño dehidroxipropilmetilcelulosaA película de hidroxipropilmetilcelulosa ten excelentes propiedades formadoras de película. A súa solución acuosa ou solución de solvente orgánico revístese sobre unha placa de vidro e vólvese incolora e transparente despois do secado. E unha película resistente. Ten boa resistencia á humidade e permanece sólida a altas temperaturas. Se se lle engade plastificante higroscópico, pódese mellorar o seu alongamento e flexibilidade. En termos de mellora da flexibilidade, os plastificantes como a glicerina e o sorbitol son os máis axeitados. Xeralmente, a concentración da solución é do 2% ao 3% e a cantidade de plastificante é do 10% ao 20% de éter de celulosa. Se o contido de plastificante é demasiado alto, producirase unha contracción por deshidratación coloidal a alta humidade. A resistencia á tracción da película con plastificante engadido é moito maior que a que non ten plastificante e aumenta co aumento da cantidade engadida. En canto á higroscopicidade da película, tamén aumenta co aumento da cantidade de plastificante.
Data de publicación: 25 de abril de 2024