Hidroksipropil metilceluloza (HPMC)je neionski, u vodi topljivi miješani eter celuloze. Izgledom je bijeli do blago žuti prah ili granulirana tvar, bez okusa, mirisa, netoksičan, kemijski stabilan i otapa se u vodi tvoreći glatku, prozirnu i viskoznu otopinu. Jedno od najvažnijih svojstava hidroksipropil metilceluloze u primjeni je da povećava viskoznost tekućine. Učinak zgušnjavanja ovisi o stupnju polimerizacije (DP) proizvoda, koncentraciji celuloznog etera u vodenoj otopini, brzini smicanja i temperaturi otopine. I drugim čimbenicima.
01
Tekući tip HPMC vodene otopine
Općenito, naprezanje fluida u smičnom strujanju može se izraziti kao funkcija samo brzine smicanja ƒ(γ), sve dok ne ovisi o vremenu. Ovisno o obliku ƒ(γ), fluidi se mogu podijeliti u različite vrste, naime: Newtonovi fluidi, dilatantni fluidi, pseudoplastični fluidi i Binghamovi plastični fluidi.
Celulozni eteri podijeljeni su u dvije kategorije: jedna je neionski celulozni eter, a druga je ionski celulozni eter. Za reologiju ove dvije vrste celuloznih etera, SC Naik i suradnici proveli su sveobuhvatnu i sustavnu komparativnu studiju otopina hidroksietil celuloze i natrijeve karboksimetil celuloze. Rezultati su pokazali da su i neionske otopine celuloznog etera i ionske otopine celuloznog etera pseudoplastične. Tokovi, tj. ne-Newtonovi tokovi, približavaju se Newtonovim tekućinama samo pri vrlo niskim koncentracijama. Pseudoplastičnost otopine hidroksipropil metilceluloze igra važnu ulogu u primjeni. Na primjer, kada se primjenjuje u premazima, zbog karakteristika smicanja vodenih otopina, viskoznost otopine se smanjuje s povećanjem brzine smicanja, što pogoduje jednolikoj disperziji čestica pigmenta, a također povećava fluidnost premaza. Učinak je vrlo velik; dok je u mirovanju, viskoznost otopine je relativno velika, što učinkovito sprječava taloženje čestica pigmenta u premazu.
02
Metoda ispitivanja viskoznosti HPMC-a
Važan pokazatelj za mjerenje učinka zgušnjavanja hidroksipropil metilceluloze je prividna viskoznost vodene otopine. Metode mjerenja prividne viskoznosti obično uključuju metodu kapilarne viskoznosti, metodu rotacijske viskoznosti i metodu viskoznosti padajuće kuglice.
gdje je: prividna viskoznost, mPa s; K je konstanta viskozimetra; d je gustoća uzorka otopine na 20/20 °C; t je vrijeme potrebno da otopina prođe kroz gornji dio viskozimetra do donje oznake, s; Mjeri se vrijeme protoka standardnog ulja kroz viskozimetar.
Međutim, metoda mjerenja kapilarnim viskozimetrom je problematičnija. Viskoznosti mnogihcelulozni eteriteško ih je analizirati kapilarnim viskozimetrom jer te otopine sadrže tragove netopljive tvari koje se detektiraju tek kada je kapilarni viskozimetar blokiran. Stoga većina proizvođača koristi rotacijske viskozimetre za kontrolu kvalitete hidroksipropil metilceluloze. Brookfieldovi viskozimetri se često koriste u inozemstvu, a NDJ viskozimetri u Kini.
03
Utjecajni faktori viskoznosti HPMC-a
3.1 Odnos sa stupnjem agregacije
Kada ostali parametri ostanu nepromijenjeni, viskoznost otopine hidroksipropil metilceluloze proporcionalna je stupnju polimerizacije (DP) ili molekularnoj težini ili duljini molekularnog lanca, a povećava se s porastom stupnja polimerizacije. Taj je učinak izraženiji u slučaju niskog stupnja polimerizacije nego u slučaju visokog stupnja polimerizacije.
3.2 Odnos između viskoznosti i koncentracije
Viskoznost hidroksipropil metilceluloze povećava se s povećanjem koncentracije produkta u vodenoj otopini. Čak i mala promjena koncentracije uzrokovat će veliku promjenu viskoznosti. S nominalnom viskoznošću hidroksipropil metilceluloze, učinak promjene koncentracije otopine na viskoznost otopine je sve očitiji.
3.3 Odnos između viskoznosti i brzine smicanja
Vodena otopina hidroksipropil metilceluloze ima svojstvo razrjeđivanja smicanjem. Hidroksipropil metilceluloza različite nominalne viskoznosti pripremljena je u 2%-tnu vodenu otopinu, a njezina viskoznost pri različitim brzinama smicanja izmjerena je. Rezultati su sljedeći: Kao što je prikazano na slici. Pri niskoj brzini smicanja, viskoznost otopine hidroksipropil metilceluloze nije se značajno promijenila. S povećanjem brzine smicanja, viskoznost otopine hidroksipropil metilceluloze s višom nominalnom viskoznošću se očitije smanjila, dok se otopina s niskom viskoznošću nije očitije smanjila.
3.4 Odnos između viskoznosti i temperature
Viskoznost otopine hidroksipropil metilceluloze uvelike ovisi o temperaturi. Kako temperatura raste, viskoznost otopine se smanjuje. Kao što je prikazano na slici, pripremljena je u vodenoj otopini s koncentracijom od 2%, a zatim se mjeri promjena viskoznosti s porastom temperature.
3.5 Ostali utjecajni čimbenici
Na viskoznost vodene otopine hidroksipropil metilceluloze utječu i aditivi u otopini, pH vrijednost otopine i mikrobna razgradnja. Obično je, kako bi se postigle bolje performanse viskoznosti ili smanjili troškovi upotrebe, potrebno u vodenu otopinu hidroksipropil metilceluloze dodati modifikatore reologije, poput gline, modificirane gline, polimernog praha, škrobnog etera i alifatskog kopolimera, a vodenoj otopini mogu se dodati i elektroliti poput klorida, bromida, fosfata, nitrata itd. Ovi aditivi ne samo da će utjecati na svojstva viskoznosti vodene otopine, već će utjecati i na druga svojstva primjene hidroksipropil metilceluloze, poput zadržavanja vode, otpornosti na slijeganje itd.
Viskoznost vodene otopine hidroksipropil metilceluloze gotovo da nije pod utjecajem kiselina i lužina, te je općenito stabilna u rasponu od 3 do 11. Može izdržati određenu količinu slabih kiselina, poput mravlje kiseline, octene kiseline, fosforne kiseline, borne kiseline, limunske kiseline itd. Međutim, koncentrirana kiselina će smanjiti viskoznost. Ali kaustična soda, kalijev hidroksid, vapnena voda itd. imaju mali utjecaj na nju. U usporedbi s drugim celuloznim eterima,hidroksipropil metilcelulozaVodena otopina ima dobru antimikrobnu stabilnost, glavni razlog je taj što hidroksipropil metilceluloza ima hidrofobne skupine s visokim stupnjem supstitucije i steričkim preprekama skupina. Međutim, budući da reakcija supstitucije obično nije ujednačena, mikroorganizmi najlakše erodiraju nesupstituiranu anhidroglukoznu jedinicu, što rezultira razgradnjom molekula celuloznog etera i cijepanjem lanca. Posljedica je smanjenje prividne viskoznosti vodene otopine. Ako je potrebno dugo čuvati vodenu otopinu hidroksipropil metilceluloze, preporučuje se dodati tragove antifungalnog sredstva kako se viskoznost ne bi značajno promijenila. Prilikom odabira antifungalnih sredstava, konzervansa ili fungicida, treba obratiti pozornost na sigurnost i odabrati proizvode koji nisu toksični za ljudski organizam, imaju stabilna svojstva i bez mirisa, poput DOW Chem-ovih AMICAL fungicida, CANGUARD64 konzervansa, FUELSAVER bakterijskih sredstava i drugih proizvoda. Mogu igrati odgovarajuću ulogu.
Vrijeme objave: 28. travnja 2024.