იცით ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის მოქმედების მექანიზმი?

ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზაწარმოადგენს არაიონური ცელულოზის შერეული ეთერის სახეობას. იონური მეთილ კარბოქსიმეთილცელულოზის შერეული ეთერისგან განსხვავებით, ის არ რეაგირებს მძიმე მეტალებთან. ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზაში მეტოქსილისა და ჰიდროქსიპროპილის შემცველობის განსხვავებული თანაფარდობისა და სხვადასხვა სიბლანტის გამო, არსებობს მრავალი სახეობა სხვადასხვა თვისებებით, მაგალითად, მაღალი მეტოქსილის შემცველობა და დაბალი ჰიდროქსიპროპილის შემცველობა. მისი მახასიათებლები მეთილცელულოზას უახლოვდება, ხოლო დაბალი მეტოქსილის შემცველობა და მაღალი ჰიდროქსიპროპილის შემცველობა ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზას. თუმცა, თითოეულ სახეობაში, მიუხედავად იმისა, რომ შეიცავს მხოლოდ მცირე რაოდენობით ჰიდროქსიპროპილ ჯგუფს ან მცირე რაოდენობით მეტოქსილის ჯგუფს, არსებობს დიდი განსხვავებები ორგანულ გამხსნელებში ხსნადობაში ან წყალხსნარებში ფლოკულაციის ტემპერატურაში.

(1) ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ხსნადობის თვისებები

① ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის წყალში ხსნადობაჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზასინამდვილეში, ეს არის მეთილცელულოზის სახეობა, რომელიც მოდიფიცირებულია პროპილენის ოქსიდით (მეტოქსი-პროპილენი), ამიტომ მას იგივე თვისებები აქვს, რაც მეთილცელულოზას - აქვს ცივ წყალში ხსნადობისა და ცხელ წყალში უხსნადობის მსგავსი მახასიათებლები. თუმცა, მოდიფიცირებული ჰიდროქსიპროპილ ჯგუფის გამო, ცხელ წყალში მისი გელის წარმოქმნის ტემპერატურა გაცილებით მაღალია, ვიდრე მეთილცელულოზისა. მაგალითად, ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის წყალხსნარის სიბლანტე 2%-იანი მეტოქსის შემცველობით (DS=0.73) და ჰიდროქსიპროპილ შემცველობით (MS=0.46) არის 500 მპა·წმ 20°C-ზე, ხოლო მისი გელის ტემპერატურა შეიძლება მიაღწიოს 100°C-ს, მაშინ როდესაც მეთილცელულოზის ტემპერატურა იმავე ტემპერატურაზე მხოლოდ დაახლოებით 55°C-ია. რაც შეეხება წყალში ხსნადობას, ისიც მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა. მაგალითად, დაფხვნილი ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა (მარცვლოვანი ფორმა 0.2~0.5 მმ 20°C-ზე) 4%-იანი წყალხსნარის სიბლანტით (2 პა·წმ) შეგიძლიათ შეიძინოთ ოთახის ტემპერატურაზე, ის ადვილად იხსნება წყალში გაგრილების გარეშე.

② ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზის ხსნადობა ორგანულ გამხსნელებში ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზის ხსნადობა ორგანულ გამხსნელებში ასევე უკეთესია, ვიდრე მეთილცელულოზის. მეთილცელულოზას უნდა ჰქონდეს მეტოქსილის ჩანაცვლების ხარისხი 2.1. ზემოთ ჩამოთვლილი პროდუქტები, რომლებიც შეიცავს ჰიდროქსიპროპილ MS=1.5~1.8 და მეტოქსი DS=0.2~1.0, მაღალი სიბლანტის ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზა, რომლის ჩანაცვლების საერთო ხარისხი 1.8-ზე მეტია, იხსნება უწყლო მეთანოლისა და ეთანოლის ხსნარებში და აქვს თერმოპლასტიკურობა და წყალში ხსნადობა. ის ასევე ხსნადია ქლორირებულ ნახშირწყალბადებში, როგორიცაა მეთილენქლორიდი და ქლოროფორმი, და ორგანულ გამხსნელებში, როგორიცაა აცეტონი, იზოპროპანოლი და დიაცეტონის სპირტი. მისი ხსნადობა ორგანულ გამხსნელებში უკეთესია, ვიდრე წყალში ხსნადობა.

(2) ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის სიბლანტეზე მოქმედი ფაქტორები ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის სტანდარტული სიბლანტის განსაზღვრა იგივეა, რაც სხვა ცელულოზის ეთერების. ის იზომება 20°C ტემპერატურაზე 2%-იანი წყალხსნარით, როგორც სტანდარტი. იგივე პროდუქტის სიბლანტე იზრდება კონცენტრაციის მატებასთან ერთად. სხვადასხვა მოლეკულური წონის მქონე პროდუქტებისთვის იმავე კონცენტრაციით, უფრო დიდი მოლეკულური წონის მქონე პროდუქტს აქვს უფრო მაღალი სიბლანტე. მისი დამოკიდებულება ტემპერატურასთან მეთილცელულოზის მსგავსია. როდესაც ტემპერატურა იზრდება, სიბლანტე იწყებს კლებას, მაგრამ როდესაც ის მიაღწევს გარკვეულ ტემპერატურას, სიბლანტე მოულოდნელად იზრდება და ხდება გელის წარმოქმნა. დაბალი სიბლანტის მქონე პროდუქტების გელის ტემპერატურა უფრო მაღალია. მისი გელის ტემპერატურა არა მხოლოდ ეთერის სიბლანტესთანაა დაკავშირებული, არამედ ეთერში მეტოქსილის ჯგუფისა და ჰიდროქსიპროპილ ჯგუფის შემადგენლობის თანაფარდობასთან და საერთო ჩანაცვლების ხარისხის ზომასთან. უნდა აღინიშნოს, რომ ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა ასევე ფსევდოპლასტიკურია და მისი ხსნარი სტაბილურია ოთახის ტემპერატურაზე სიბლანტის ნებისმიერი დეგრადაციის გარეშე, გარდა ფერმენტული დეგრადაციის შესაძლებლობისა.

(3) ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის მარილისადმი ტოლერანტობა ვინაიდან ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზა არაიონური ეთერია, ის არ იონიზდება წყლის გარემოში, სხვა იონური ცელულოზის ეთერებისგან განსხვავებით, როგორიცაა კარბოქსიმეთილ ფუძე ცელულოზა, ხსნარში რეაგირებს მძიმე მეტალების იონებთან და ილექება. ზოგადი მარილები, როგორიცაა ქლორიდი, ბრომიდი, ფოსფატი, ნიტრატი და ა.შ., არ ილექება წყალხსნარში დამატებისას. თუმცა, მარილის დამატება გარკვეულ გავლენას ახდენს მისი წყალხსნარის ფლოკულაციის ტემპერატურაზე. როდესაც მარილის კონცენტრაცია იზრდება, გელის ტემპერატურა მცირდება. როდესაც მარილის კონცენტრაცია ფლოკულაციის წერტილზე დაბალია, ხსნარის სიბლანტე იზრდება. ამიტომ, გარკვეული რაოდენობის მარილის დამატებით, გამოყენებისას შესაძლებელია გასქელების ეფექტის უფრო ეკონომიურად მიღწევა. ამიტომ, ზოგიერთ შემთხვევაში, გასქელების ეფექტის მისაღწევად უმჯობესია გამოიყენოთ ცელულოზის ეთერისა და მარილის ნარევი, ვიდრე ეთერის ხსნარის უფრო მაღალი კონცენტრაცია.

(4) ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზას მჟავასა და ტუტეზე მდგრადობა ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზა ზოგადად სტაბილურია მჟავებისა და ტუტეების მიმართ და არ იცვლება pH 2-12 დიაპაზონში. მას შეუძლია გაუძლოს გარკვეული რაოდენობის მსუბუქ მჟავებს, როგორიცაა ჭიანჭველმჟავა, ძმარმჟავა, ლიმონმჟავა, ქარვის მჟავა, ფოსფორმჟავა, ბორის მჟავა და ა.შ. თუმცა, კონცენტრირებულ მჟავას აქვს სიბლანტის შემცირების ეფექტი. ტუტეები, როგორიცაა კაუსტიკური სოდა, კაუსტიკური კალიუმი და კირი წყალი, მასზე გავლენას არ ახდენს, მაგრამ მათ შეუძლიათ ოდნავ გაზარდონ ხსნარის სიბლანტე და შემდეგ თანდათანობით შეამცირონ იგი.

(5) ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის შერევა ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ხსნარი შეიძლება შეერიოს წყალში ხსნად პოლიმერულ ნაერთებს, რათა მივიღოთ ერთგვაროვანი და გამჭვირვალე ხსნარი მაღალი სიბლანტით. ეს პოლიმერული ნაერთები მოიცავს პოლიეთილენგლიკოლს, პოლივინილაცეტატს, პოლისილიკონს, პოლიმეთილვინილ სილოქსანს, ჰიდროქსიეთილცელულოზას და მეთილცელულოზას. ბუნებრივ მაღალმოლეკულურ ნაერთებს, როგორიცაა არაბული ფისი, კალიის ფისი, კარაიას ფისი და ა.შ., ასევე აქვთ კარგი თავსებადობა მის ხსნართან. ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზას ასევე შეუძლია შეერიოს მანიტოლის ეთერს ან სტეარინის მჟავას ან პალმიტინის მჟავას სორბიტოლის ეთერს, ასევე შეიძლება შეერიოს გლიცერინს, სორბიტოლს და მანიტოლს, და ეს ნაერთები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის პლასტიფიკატორი ცელულოზისთვის.

(6) უხსნადი წყალში ხსნადიცელულოზის ეთერებიჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზას შეუძლია ზედაპირული ჯვარედინი შეერთება ალდეჰიდებთან, რის შედეგადაც ეს წყალში ხსნადი ეთერები ხსნარში ილექება და წყალში უხსნადი ხდება. ალდეჰიდებს შორის, რომლებიც ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზას უხსნადს ხდიან, შედის ფორმალდეჰიდი, გლიოქსალი, ქარვის ალდეჰიდი, ადიპალდეჰიდი და ა.შ. ფორმალდეჰიდის გამოყენებისას განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიექცეს ხსნარის pH მნიშვნელობას, რომელთა შორის გლიოქსალი უფრო სწრაფად რეაგირებს, ამიტომ გლიოქსალი ხშირად გამოიყენება, როგორც ჯვარედინი შეერთების აგენტი სამრეწველო წარმოებაში. ამ ტიპის ჯვარედინი შეერთების აგენტის დოზა ხსნარში არის ეთერის მასის 0.2%-10%, სასურველია 7%-10%, მაგალითად, გლიოქსალის 3.3%-6% ყველაზე შესაფერისია. როგორც წესი, დამუშავების ტემპერატურაა 0~30℃, ხოლო დრო 1~120 წუთი. ჯვარედინი შეერთების რეაქცია უნდა ჩატარდეს მჟავე პირობებში. როგორც წესი, ხსნარის pH დარეგულირდება დაახლოებით 2-6-მდე არაორგანული ძლიერი მჟავის ან ორგანული კარბოქსილის მჟავის დამატებით ხსნარში, სასურველია 4-6-ს შორის, შემდეგ კი ალდეჰიდები ემატება ჯვარედინი შეკავშირების რეაქციის განსახორციელებლად. გამოყენებული მჟავა შეიცავს მარილმჟავას, გოგირდმჟავას, ფოსფორმჟავას, ჭიანჭველმჟავას, ძმარმჟავას, ჰიდროქსიძმარმჟავას, ქარვის მჟავას ან ლიმონმჟავას და ა.შ., სადაც ჭიანჭველმჟავასთან ან ძმარმჟავასთან ერთად გამოყენება სასურველია, ხოლო ჭიანჭველმჟავა ოპტიმალურია. მჟავას და ალდეჰიდის ერთდროულად დამატება ასევე შესაძლებელია, რათა ხსნარმა განიცადოს ჯვარედინი შეკავშირების რეაქცია სასურველ pH დიაპაზონში. ეს რეაქცია ხშირად გამოიყენება საბოლოო დამუშავების პროცესში ცელულოზის ეთერების მომზადების პროცესში. მას შემდეგ, რაც ცელულოზის ეთერი უხსნადი გახდება, მისი გამოყენება მოსახერხებელია.

20~25℃ წყალი გასარეცხად და გასაწმენდად. პროდუქტის გამოყენებისას, ხსნარში შეიძლება ტუტე ნივთიერებების დამატება ხსნარის pH-ის ტუტე დონის დასარეგულირებლად, რის შემდეგაც პროდუქტი სწრაფად გაიხსნება ხსნარში. ეს მეთოდი ასევე გამოიყენება ფირის დასამუშავებლად მას შემდეგ, რაც ცელულოზის ეთერის ხსნარი ფირად გარდაიქმნება, რათა ის უხსნად ფირად იქცეს.

(7) ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ფერმენტული მდგრადობა თეორიულად ცელულოზის წარმოებულების, მაგალითად, თითოეული ანჰიდროგლუკოზის ჯგუფის ფერმენტული მდგრადობაა. თუ არსებობს მყარად შეკავშირებული შემცვლელი ჯგუფი, მიკროორგანიზმებით მისი ინფიცირება ადვილი არ არის, მაგრამ სინამდვილეში, როდესაც ჩანაცვლების მნიშვნელობა 1-ს აღემატება, ის ასევე დაიშლება ფერმენტებით, რაც ნიშნავს, რომ ცელულოზის ჯაჭვზე თითოეული ჯგუფის ჩანაცვლების ხარისხი საკმარისად ერთგვაროვანი არ არის და მიკროორგანიზმებს შეუძლიათ ეროზია მოახდინონ შეუცვლელ ანჰიდროგლუკოზის ჯგუფზე, რათა წარმოქმნან შაქრები, როგორც საკვები ნივთიერებები მიკროორგანიზმებისთვის. ამიტომ, თუ ცელულოზის ეთერიფიკაციის ჩანაცვლების ხარისხი იზრდება, ცელულოზის ეთერის ფერმენტული ეროზიისადმი მდგრადობაც გაიზრდება. ანგარიშების თანახმად, კონტროლირებად პირობებში, ფერმენტების ჰიდროლიზის შედეგების მიხედვით, ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის (DS=1.9) ნარჩენი სიბლანტეა 13.2%, მეთილცელულოზას (DS=1.83) - 7.3%, მეთილცელულოზას (DS=1.66) - 3.8%, ხოლო ჰიდროქსიეთილცელულოზას - 1.7%. ჩანს, რომ ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზას აქვს ძლიერი ანტიფერმენტული უნარი. ამიტომ, ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზას შესანიშნავი ფერმენტული მდგრადობა, მის კარგ დისპერსიულობასთან, გასქელებასთან და აპკის წარმოქმნის თვისებებთან ერთად, გამოიყენება წყალ-ემულსიურ საფარებში და ა.შ. და ზოგადად არ საჭიროებს კონსერვანტების დამატებას. თუმცა, ხსნარის ხანგრძლივი შენახვის ან გარედან შესაძლო დაბინძურების თავიდან ასაცილებლად, სიფრთხილის მიზნით, შესაძლებელია კონსერვანტების დამატება, ხოლო არჩევანი შეიძლება განისაზღვროს ხსნარის საბოლოო მოთხოვნების მიხედვით. ფენილვერცხლისწყლის აცეტატი და მანგანუმის ფტორსილიკატი ეფექტური კონსერვანტებია, მაგრამ ყველას აქვს ტოქსიკურობა, ამიტომ ყურადღება უნდა მიექცეს მოქმედებას. ზოგადად, ხსნარს შეიძლება დაემატოს 1-5 მგ ფენილვერცხლისწყლის აცეტატი დოზის ყოველ ლიტრზე.

(8) შესრულებაჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზაჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზას შესანიშნავი აპკის წარმოქმნის თვისებები აქვს. მისი წყალხსნარი ან ორგანული გამხსნელის ხსნარი დაფარულია მინის ფირფიტაზე და გაშრობის შემდეგ ხდება უფერო და გამჭვირვალე. და გამძლე აპკი. მას აქვს კარგი ტენიანობისადმი მდგრადობა და მაღალ ტემპერატურაზე მყარი რჩება. თუ ჰიგროსკოპიულ პლასტიფიკატორს დავამატებთ, მისი წაგრძელება და მოქნილობა შეიძლება გაიზარდოს. მოქნილობის გაუმჯობესების თვალსაზრისით, ყველაზე შესაფერისია პლასტიფიკატორები, როგორიცაა გლიცერინი და სორბიტოლი. ზოგადად, ხსნარის კონცენტრაციაა 2%-3%, ხოლო პლასტიფიკატორის რაოდენობა ცელულოზის ეთერის 10%-20%. თუ პლასტიფიკატორის შემცველობა ძალიან მაღალია, მაღალი ტენიანობის დროს კოლოიდური დეჰიდრატაციის შეკუმშვა მოხდება. აპკის დაჭიმვის სიმტკიცე პლასტიფიკატორის დამატებით გაცილებით დიდია, ვიდრე პლასტიფიკატორის გარეშე და იზრდება დამატებული რაოდენობის ზრდასთან ერთად. რაც შეეხება აპკის ჰიგროსკოპიულობას, ისიც იზრდება პლასტიფიკატორის რაოდენობის ზრდასთან ერთად.