Hidroksipropil metilselulosa adalah sejenis eter campuran selulosa non-ionik. Tidak seperti eter campuran metil karboksimetil selulosa ionik, ia tidak bereaksi dengan logam berat. Karena rasio kandungan metoksil dan hidroksipropil yang berbeda dalam hidroksipropil metilselulosa dan viskositas yang berbeda, terdapat banyak varietas dengan sifat yang berbeda, misalnya, kandungan metoksil tinggi dan kandungan hidroksipropil rendah memiliki kinerja yang mendekati metil selulosa, sedangkan kandungan metoksil rendah dan kandungan hidroksipropil tinggi mendekati hidroksipropil metil selulosa. Namun, pada setiap varietas, meskipun hanya mengandung sedikit gugus hidroksipropil atau sedikit gugus metoksil, terdapat perbedaan besar dalam kelarutan dalam pelarut organik atau suhu flokulasi dalam larutan berair.
(1) Sifat kelarutan hidroksipropil metilselulosa
①Kelarutan hidroksipropil metilselulosa dalam air. Hidroksipropil metilselulosa sebenarnya adalah sejenis metilselulosa yang dimodifikasi dengan propilen oksida (metoksipropilen), sehingga masih memiliki sifat yang sama dengan metilselulosa. Selulosa memiliki karakteristik kelarutan dalam air dingin dan ketidaklarutan dalam air panas yang serupa. Namun, karena gugus hidroksipropil yang dimodifikasi, suhu gelasinya dalam air panas jauh lebih tinggi daripada metilselulosa. Misalnya, viskositas larutan air hidroksipropil metilselulosa dengan derajat substitusi metoksi 2% (DS=0,73) dan kandungan hidroksipropil (MS=0,46) adalah 500 mpa·s pada suhu 20°C, dan suhu gelnya dapat mencapai hampir 100°C, sedangkan metilselulosa pada suhu yang sama hanya sekitar 55°C. Adapun kelarutannya dalam air, juga telah meningkat pesat. Sebagai contoh, hidroksipropil metilselulosa bubuk (bentuk butiran 0,2~0,5 mm pada suhu 20°C dengan viskositas larutan air 4% sebesar 2 pa•s) dapat dibeli di [lokasi pembelian]. Pada suhu ruang, bahan ini mudah larut dalam air tanpa pendinginan.
②Kelarutan hidroksipropil metilselulosa dalam pelarut organik Kelarutan hidroksipropil metilselulosa dalam pelarut organik juga lebih baik daripada metilselulosa. Untuk produk di atas 2,1, hidroksipropil metilselulosa viskositas tinggi yang mengandung hidroksipropil MS=1,5~1,8 dan metoksi DS=0,2~1,0, dengan derajat substitusi total di atas 1,8, larut dalam larutan metanol dan etanol anhidrat, serta bersifat termoplastik dan larut dalam air. Ia juga larut dalam hidrokarbon terklorinasi seperti metilen klorida dan kloroform, serta pelarut organik seperti aseton, isopropanol, dan diaseton alkohol. Kelarutannya dalam pelarut organik lebih baik daripada kelarutan dalam air.
(2) Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas hidroksipropil metilselulosa Penentuan viskositas standar hidroksipropil metilselulosa sama dengan eter selulosa lainnya, dan diukur pada suhu 20°C dengan larutan berair 2% sebagai standar. Viskositas produk yang sama meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi. Untuk produk dengan berat molekul yang berbeda pada konsentrasi yang sama, produk dengan berat molekul yang lebih besar memiliki viskositas yang lebih tinggi. Hubungannya dengan suhu mirip dengan metil selulosa. Ketika suhu naik, viskositas mulai menurun, tetapi ketika mencapai suhu tertentu, viskositas tiba-tiba naik dan terjadi gelasi. Suhu gelasi produk dengan viskositas rendah lebih tinggi. Titik gelasinya tidak hanya terkait dengan viskositas eter, tetapi juga terkait dengan rasio komposisi gugus metoksil dan gugus hidroksipropil dalam eter dan ukuran derajat substitusi total. Perlu dicatat bahwa hidroksipropil metilselulosa juga bersifat pseudoplastik, dan larutannya stabil pada suhu kamar tanpa degradasi viskositas kecuali kemungkinan degradasi enzimatik.
(3) Toleransi garam hidroksipropil metilselulosa Karena hidroksipropil metilselulosa adalah eter non-ionik, ia tidak terionisasi dalam media air, tidak seperti eter selulosa ionik lainnya. Misalnya, karboksimetil selulosa bereaksi dengan ion logam berat dan mengendap dalam larutan. Garam umum seperti klorida, bromida, fosfat, nitrat, dll. tidak akan mengendap ketika ditambahkan ke dalam larutan airnya. Namun, penambahan garam memiliki pengaruh terhadap suhu flokulasi larutan airnya. Ketika konsentrasi garam meningkat, suhu gel menurun. Ketika konsentrasi garam di bawah titik flokulasi, viskositas larutan cenderung meningkat. Oleh karena itu, penambahan sejumlah garam tertentu dapat menghasilkan efek pengentalan yang lebih ekonomis dalam aplikasinya. Karena itu, dalam beberapa aplikasi, lebih baik menggunakan campuran eter selulosa dan garam daripada larutan eter dengan konsentrasi lebih tinggi untuk mencapai efek pengentalan.
(4) Ketahanan Hidroksipropil Metilselulosa terhadap Asam dan Basa Hidroksipropil metilselulosa umumnya stabil terhadap asam dan basa, dan tidak terpengaruh dalam kisaran pH 2~12. Ia dapat menahan sejumlah asam ringan, seperti asam format, asam asetat, asam sitrat, asam suksinat, asam fosfat, asam borat, dll. Namun asam pekat memiliki efek mengurangi viskositas. Basa seperti soda kaustik, kalium hidroksida, dan air kapur tidak berpengaruh padanya, tetapi dapat sedikit meningkatkan viskositas larutan, dan kemudian perlahan menurunkannya.
(5) Kompatibilitas hidroksipropil metilselulosa Larutan hidroksipropil metilselulosa dapat dicampur dengan senyawa polimer yang larut dalam air untuk membentuk larutan yang seragam dan transparan dengan viskositas yang lebih tinggi. Senyawa polimer ini meliputi polietilen glikol, polivinil asetat, polisilikon, polimetilvinilsiloksan, hidroksietil selulosa, dan metil selulosa. Senyawa molekul tinggi alami seperti gom arab, gom kacang locust, gom karaya, dll. juga memiliki kompatibilitas yang baik dengan larutannya. Hidroksipropil metilselulosa juga dapat dicampur dengan ester manitol atau ester sorbitol dari asam stearat atau asam palmitat, dan juga dapat dicampur dengan gliserin, sorbitol dan manitol, dan senyawa-senyawa ini dapat digunakan sebagai plasticizer hidroksipropil metilselulosa untuk selulosa.
(6) Eter selulosa yang tidak larut dalam air dari hidroksipropil metilselulosa dapat melakukan ikatan silang permukaan dengan aldehida, sehingga eter yang larut dalam air ini mengendap dalam larutan dan menjadi tidak larut dalam air. Aldehida yang membuat hidroksipropil metilselulosa tidak larut meliputi formaldehida, glioksal, suksinat aldehida, adipaldehida, dll. Ketika menggunakan formaldehida, perhatian khusus harus diberikan pada nilai pH larutan, di mana glioksal bereaksi lebih cepat, sehingga glioksal umumnya digunakan sebagai agen pengikat silang dalam produksi industri. Jumlah agen pengikat silang jenis ini dalam larutan adalah 0,2%~10% dari massa eter, lebih disukai 7%~10%, misalnya, 3,3%~6% glioksal adalah yang paling sesuai. Umumnya, suhu perlakuan adalah 0~30℃, dan waktu adalah 1~120 menit. Reaksi pengikatan silang perlu dilakukan dalam kondisi asam. Secara umum, larutan pertama-tama ditambahkan asam kuat anorganik atau asam karboksilat organik untuk menyesuaikan pH larutan menjadi sekitar 2~6, lebih disukai antara 4~6, kemudian ditambahkan aldehida untuk melakukan reaksi ikatan silang. Asam yang digunakan meliputi asam klorida, asam sulfat, asam fosfat, asam format, asam asetat, asam hidroksiasetat, asam suksinat, atau asam sitrat, di mana penggunaan asam format atau asam asetat lebih disarankan, dan asam format adalah yang optimal. Asam dan aldehida juga dapat ditambahkan secara bersamaan agar larutan dapat mengalami reaksi ikatan silang dalam kisaran pH yang diinginkan. Reaksi ini sering digunakan dalam proses pengolahan akhir pada proses pembuatan eter selulosa. Setelah eter selulosa tidak larut, akan lebih mudah untuk digunakan.
Gunakan air bersuhu 20~25℃ untuk pencucian dan pemurnian. Saat produk digunakan, zat alkali dapat ditambahkan ke dalam larutan produk untuk menyesuaikan pH larutan menjadi basa, dan produk akan larut dalam larutan dengan cepat. Metode ini juga berlaku untuk pengolahan film setelah larutan selulosa eter dibuat menjadi film agar menjadi film yang tidak larut.
(7) Ketahanan enzim hidroksipropil metilselulosa Secara teori, turunan selulosa, seperti gugus substituen yang terikat kuat pada setiap gugus anhidroglukosa, tidak rentan terhadap erosi mikroba, tetapi pada kenyataannya, ketika nilai substitusi produk jadi melebihi 1, maka akan terdegradasi oleh enzim, yang berarti bahwa derajat substitusi setiap gugus pada rantai selulosa tidak cukup seragam, dan mikroorganisme dapat mengikis gugus anhidroglukosa yang tidak tersubstitusi. Gula terbentuk dan diserap sebagai nutrisi bagi mikroorganisme. Oleh karena itu, jika derajat substitusi eterifikasi selulosa meningkat, maka ketahanan terhadap erosi enzim selulosa eter juga akan meningkat. Menurut laporan, dalam kondisi terkontrol, hasil hidrolisis enzim menunjukkan viskositas sisa hidroksipropil metilselulosa (DS=1,9) sebesar 13,2%, metilselulosa (DS=1,83) sebesar 7,3%, metilselulosa (DS=1,66) sebesar 3,8%, dan hidroksietil selulosa sebesar 1,7%. Terlihat bahwa hidroksipropil metilselulosa memiliki kemampuan anti-enzim yang kuat. Oleh karena itu, ketahanan enzim yang sangat baik dari hidroksipropil metilselulosa, dikombinasikan dengan sifat dispersibilitas, pengentalan, dan pembentukan film yang baik, digunakan dalam pelapis emulsi air, dll., dan umumnya tidak perlu menambahkan pengawet. Namun, untuk penyimpanan larutan jangka panjang atau kemungkinan kontaminasi dari luar, pengawet dapat ditambahkan sebagai tindakan pencegahan, dan pilihannya dapat ditentukan sesuai dengan persyaratan akhir larutan. Fenilmerkuri asetat dan mangan fluorosilikat adalah pengawet yang efektif, tetapi keduanya memiliki toksisitas, sehingga perlu diperhatikan cara penggunaannya. Umumnya, 1~5 mg fenilmerkuri asetat dapat ditambahkan ke dalam larutan per liter dosis.
(8) Kinerja film hidroksipropil metilselulosa Hidroksipropil metilselulosa memiliki sifat pembentukan film yang sangat baik. Larutan berair atau larutan pelarut organiknya dilapisi pada pelat kaca, dan menjadi bebas setelah pengeringan. Film berwarna, transparan, dan kuat. Ia memiliki ketahanan kelembaban yang baik dan tetap padat pada suhu tinggi. Jika ditambahkan plasticizer higroskopis, elongasi dan fleksibilitasnya dapat ditingkatkan. Dalam hal peningkatan fleksibilitas, plasticizer seperti gliserin dan sorbitol adalah yang paling cocok. Umumnya, konsentrasi larutan adalah 2%~3%, dan jumlah plasticizer adalah 10%~20% dari eter selulosa. Jika kandungan plasticizer terlalu tinggi, penyusutan dehidrasi koloid akan terjadi pada kelembaban tinggi. Kekuatan tarik film dengan penambahan plasticizer jauh lebih besar daripada tanpa plasticizer, dan meningkat seiring dengan peningkatan jumlah yang ditambahkan. Adapun higroskopisitas film, juga meningkat seiring dengan peningkatan jumlah plasticizer.
Waktu posting: 20 Desember 2022