Hidroksipropil metilselulosa (HPMC)Hidroksipropil metilselulosa adalah eter campuran selulosa non-ionik yang larut dalam air. Penampilannya berupa bubuk atau bahan granular berwarna putih hingga agak kuning, tidak berasa, tidak berbau, tidak beracun, stabil secara kimia, dan larut dalam air membentuk larutan yang halus, transparan, dan kental. Salah satu sifat terpenting hidroksipropil metilselulosa dalam aplikasinya adalah kemampuannya meningkatkan viskositas cairan. Efek pengentalan bergantung pada derajat polimerisasi (DP) produk, konsentrasi eter selulosa dalam larutan air, laju geser, dan suhu larutan, serta faktor-faktor lainnya.
01
Jenis cairan larutan berair HPMC
Secara umum, tegangan fluida dalam aliran geser dapat dinyatakan sebagai fungsi dari laju geser ƒ(γ) saja, selama tidak bergantung pada waktu. Tergantung pada bentuk ƒ(γ), fluida dapat dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu: fluida Newtonian, fluida dilatant, fluida pseudoplastik, dan fluida plastik Bingham.
Eter selulosa dibagi menjadi dua kategori: satu adalah eter selulosa non-ionik dan yang lainnya adalah eter selulosa ionik. Untuk reologi kedua jenis eter selulosa ini, SC Naik dkk. melakukan studi perbandingan yang komprehensif dan sistematis pada larutan hidroksietil selulosa dan natrium karboksimetil selulosa. Hasilnya menunjukkan bahwa baik larutan eter selulosa non-ionik maupun larutan eter selulosa ionik bersifat pseudoplastik. Aliran, yaitu aliran non-Newtonian, mendekati cairan Newtonian hanya pada konsentrasi yang sangat rendah. Pseudoplastisitas larutan hidroksipropil metilselulosa memainkan peran penting dalam aplikasinya. Misalnya, ketika diaplikasikan dalam pelapis, karena karakteristik pengenceran geser dari larutan berair, viskositas larutan menurun dengan peningkatan laju geser, yang kondusif untuk dispersi partikel pigmen yang seragam, dan juga meningkatkan fluiditas pelapis. Efeknya sangat besar; sementara pada kondisi diam, viskositas larutan relatif besar, yang secara efektif mencegah pengendapan partikel pigmen dalam pelapis.
02
Metode Uji Viskositas HPMC
Indikator penting untuk mengukur efek pengentalan hidroksipropil metilselulosa adalah viskositas semu larutan berair. Metode pengukuran viskositas semu biasanya meliputi metode viskositas kapiler, metode viskositas rotasional, dan metode viskositas bola jatuh.
di mana: adalah viskositas semu, mPa s; K adalah konstanta viskometer; d adalah densitas sampel larutan pada 20/20°C; t adalah waktu yang dibutuhkan larutan untuk melewati bagian atas viskometer hingga tanda bawah, s; Waktu yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan minyak standar untuk mengalir melalui viskometer.
Namun, metode pengukuran dengan viskometer kapiler lebih merepotkan. Viskositas banyaketer selulosaLarutan ini sulit dianalisis menggunakan viskometer kapiler karena mengandung sejumlah kecil zat tak larut yang hanya terdeteksi ketika viskometer kapiler tersumbat. Oleh karena itu, sebagian besar produsen menggunakan viskometer putar untuk mengontrol kualitas hidroksipropil metilselulosa. Viskometer Brookfield umum digunakan di luar negeri, dan viskometer NDJ digunakan di Cina.
03
Faktor-faktor yang memengaruhi viskositas HPMC
3.1 Hubungan dengan tingkat agregasi
Ketika parameter lain tetap tidak berubah, viskositas larutan hidroksipropil metilselulosa berbanding lurus dengan derajat polimerisasi (DP) atau berat molekul atau panjang rantai molekul, dan meningkat seiring dengan peningkatan derajat polimerisasi. Efek ini lebih nyata pada kasus derajat polimerisasi rendah dibandingkan pada kasus derajat polimerisasi tinggi.
3.2 Hubungan antara viskositas dan konsentrasi
Viskositas hidroksipropil metilselulosa meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi produk dalam larutan berair. Bahkan perubahan konsentrasi yang kecil akan menyebabkan perubahan viskositas yang besar. Dengan viskositas nominal hidroksipropil metilselulosa, pengaruh perubahan konsentrasi larutan terhadap viskositas larutan semakin jelas.
3.3 Hubungan antara viskositas dan laju geser
Larutan berair hidroksipropil metilselulosa memiliki sifat pengenceran geser. Hidroksipropil metilselulosa dengan viskositas nominal berbeda disiapkan menjadi larutan berair 2%, dan viskositasnya pada laju geser yang berbeda diukur secara terpisah. Hasilnya adalah sebagai berikut seperti yang ditunjukkan pada gambar. Pada laju geser rendah, viskositas larutan hidroksipropil metilselulosa tidak berubah secara signifikan. Dengan peningkatan laju geser, viskositas larutan hidroksipropil metilselulosa dengan viskositas nominal lebih tinggi menurun lebih jelas, sedangkan larutan dengan viskositas rendah tidak menurun secara signifikan.
3.4 Hubungan antara viskositas dan suhu
Viskositas larutan hidroksipropil metilselulosa sangat dipengaruhi oleh suhu. Seiring peningkatan suhu, viskositas larutan menurun. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, larutan tersebut dibuat dalam larutan berair dengan konsentrasi 2%, dan perubahan viskositas seiring peningkatan suhu diukur.
3.5 Faktor-faktor lain yang mempengaruhi
Viskositas larutan berair hidroksipropil metilselulosa juga dipengaruhi oleh aditif dalam larutan, nilai pH larutan, dan degradasi mikroba. Biasanya, untuk mendapatkan kinerja viskositas yang lebih baik atau mengurangi biaya penggunaan, perlu menambahkan pengubah reologi, seperti tanah liat, tanah liat yang dimodifikasi, bubuk polimer, eter pati, dan kopolimer alifatik, ke dalam larutan berair hidroksipropil metilselulosa. Selain itu, elektrolit seperti klorida, bromida, fosfat, nitrat, dll. juga dapat ditambahkan ke dalam larutan berair. Aditif ini tidak hanya akan memengaruhi sifat viskositas larutan berair, tetapi juga memengaruhi sifat aplikasi lain dari hidroksipropil metilselulosa seperti retensi air, ketahanan terhadap pengendapan, dll.
Viskositas larutan berair hidroksipropil metilselulosa hampir tidak terpengaruh oleh asam dan basa, dan umumnya stabil dalam kisaran 3 hingga 11. Larutan ini dapat menahan sejumlah asam lemah, seperti asam format, asam asetat, asam fosfat, asam borat, asam sitrat, dll. Namun, asam pekat akan mengurangi viskositasnya. Tetapi soda kaustik, kalium hidroksida, air kapur, dll. hanya sedikit berpengaruh terhadapnya. Dibandingkan dengan eter selulosa lainnya,hidroksipropil metilselulosaLarutan berair memiliki stabilitas antimikroba yang baik, alasan utamanya adalah hidroksipropil metilselulosa memiliki gugus hidrofobik dengan tingkat substitusi yang tinggi dan halangan sterik gugus. Namun, karena reaksi substitusi biasanya tidak seragam, unit anhidroglukosa yang tidak tersubstitusi paling mudah terkikis oleh mikroorganisme, yang mengakibatkan degradasi molekul eter selulosa dan pemutusan rantai. Kinerjanya adalah viskositas semu larutan berair menurun. Jika perlu menyimpan larutan berair hidroksipropil metilselulosa untuk waktu yang lama, disarankan untuk menambahkan sedikit zat antijamur agar viskositas tidak berubah secara signifikan. Saat memilih zat antijamur, pengawet, atau fungisida, Anda harus memperhatikan keamanan, dan memilih produk yang tidak beracun bagi tubuh manusia, memiliki sifat yang stabil dan tidak berbau, seperti fungisida AMICAL dari DOW Chem, pengawet CANGUARD64, agen antibakteri FUELSAVER, dan produk lainnya yang dapat berperan sesuai.
Waktu posting: 28 April 2024