ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის თვისებები

ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზა არაიონური ცელულოზის შერეული ეთერის სახეობაა. იონური მეთილ კარბოქსიმეთილცელულოზის შერეული ეთერისგან განსხვავებით, ის არ რეაგირებს მძიმე მეტალებთან. ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზაში 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 ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზას. 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 ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზის წყალში ხსნადობა ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზა სინამდვილეში პროპილენის ოქსიდით (მეტოქსიპროპილენით) მოდიფიცირებული მეთილცელულოზის სახეობაა, ამიტომ მას მეთილცელულოზის მსგავსი თვისებები აქვს. ცელულოზას ცივ წყალში ხსნადობისა და ცხელ წყალში უხსნადობის მსგავსი მახასიათებლები აქვს. თუმცა, მოდიფიცირებული ჰიდროქსიპროპილ ჯგუფის გამო, ცხელ წყალში მისი გელის წარმოქმნის ტემპერატურა გაცილებით მაღალია, ვიდრე მეთილცელულოზის. მაგალითად, 2%-იანი მეტოქსის შემცველობის ჩანაცვლების ხარისხით (DS=0.73) და ჰიდროქსიპროპილ შემცველობით (MS=0.46) ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზის წყალხსნარის სიბლანტე 20°C-ზე 500 მპა·წმ-ია, ხოლო გელის წარმოქმნის ტემპერატურამ 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 ტემპერატურაზე, 4%-იანი წყალხსნარის სიბლანტით 2 პა•s) შეგიძლიათ შეიძინოთ... ოთახის ტემპერატურაზე ის ადვილად იხსნება წყალში გაგრილების გარეშე.

②ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზის ხსნადობა ორგანულ გამხსნელებში ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზის ხსნადობა ორგანულ გამხსნელებში ასევე უკეთესია, ვიდრე მეთილცელულოზის. 2.1-ზე მეტი შემცველობის პროდუქტებისთვის, მაღალი სიბლანტის ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზა, რომელიც შეიცავს ჰიდროქსიპროპილ MS=1.5~1.8-ს და მეტოქსი DS=0.2~1.0-ს, 1.8-ზე მეტი ჩანაცვლების საერთო ხარისხით, ხსნადია უწყლო მეთანოლისა და ეთანოლის ხსნარებში, ასევე თერმოპლასტიკურ და წყალში ხსნად. 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 შემთხვევაში და იზომება 20°C ტემპერატურაზე 2%-იანი წყალხსნარით, როგორც სტანდარტი. იგივე პროდუქტის სიბლანტე იზრდება კონცენტრაციის ზრდასთან 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 შემცირებას, 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. მაგალითად, კარბოქსიმეთილცელულოზა რეაგირებს მძიმე მეტალების იონებთან და ილექება ხსნარში. ზოგადი მარილები, როგორიცაა ქლორიდი, ბრომიდი, ფოსფატი, ნიტრატი და ა.შ., არ ილექება მის 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 მარილი ემატება. გამოყენებისას, მას შეუძლია უფრო ეკონომიურად მიაღწიოს გასქელების ეფექტს. ამიტომ, ზოგიერთ გამოყენებაში, გასქელების ეფექტის მისაღწევად უმჯობესია გამოიყენოთ ცელულოზის ეთერისა და მარილის ნარევი, ვიდრე ეთერის ხსნარის უფრო მაღალი კონცენტრაცია.

(4) ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზას მჟავასა და ტუტეების მიმართ 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 კირის წყალი, მასზე გავლენას არ ახდენს, მაგრამ მათ შეუძლიათ ოდნავ გაზარდონ ხსნარის სიბლანტე და შემდეგ თანდათანობით შეამცირონ იგი.

(5) ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის თავსებადობა ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ხსნარის შერევა შესაძლებელია წყალში ხსნად პოლიმერულ ნაერთებთან, რათა შეიქმნას ერთგვაროვანი და გამჭვირვალე ხსნარი მაღალი სიბლანტით. ეს პოლიმერული ნაერთები მოიცავს პოლიეთილენგლიკოლს, პოლივინილ აცეტატს, პოლისილიკონს, პოლიმეთილვინილსილოქსანს, 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 შეურიოს მანიტოლის ეთერს ან სტეარინის მჟავას ან პალმიტინის მჟავას სორბიტოლის ეთერს, ასევე შეიძლება შეურიოს გლიცერინს, სორბიტოლს და მანიტოლს, და ეს ნაერთები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის პლასტიფიკატორი ცელულოზისთვის.

(6) ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის უხსნად წყალში ხსნად ცელულოზის ეთერებს შეუძლიათ ზედაპირული ჯვარედინი შეერთება ალდეჰიდებთან, რის შედეგადაც ეს წყალში ხსნადი ეთერები ილექება ხსნარში და ხდება წყალში უხსნადი. 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 რაოდენობა 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, ხსნარს თავდაპირველად ემატება არაორგანული ძლიერი მჟავა ან ორგანული კარბოქსილის მჟავა, რათა ხსნარის pH დაახლოებით 2-6-მდე, სასურველია 4-6-ს შორის დაარეგულირონ, შემდეგ კი ემატება ალდეჰიდები ჯვარედინი შეერთების 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 შეერთების 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 წარმოებულები, როგორიცაა მყარად შეკავშირებული ჩანაცვლებითი ჯგუფი თითოეულ ანჰიდროგლუკოზის ჯგუფზე, არ არის მგრძნობიარე მიკრობული ეროზიის მიმართ, მაგრამ სინამდვილეში, როდესაც მზა პროდუქტის ჩანაცვლების მნიშვნელობა 1-ს აღემატება, ის ასევე დაიშლება ფერმენტებით, რაც ნიშნავს, რომ ცელულოზის ჯაჭვზე თითოეული ჯგუფის ჩანაცვლების ხარისხი არ არის საკმარისად ერთგვაროვანი და მიკროორგანიზმებს შეუძლიათ ეროზია განიცადონ არაჩანაცვლებულ ანჰიდროგლუკოზის ჯგუფზე. შაქრები წარმოიქმნება და შეიწოვება მიკროორგანიზმებისთვის საკვებ ნივთიერებებად. ამიტომ, თუ ცელულოზის ეთერიფიკაციის ჩანაცვლების ხარისხი იზრდება, ცელულოზის ეთერის ფერმენტული ეროზიისადმი მდგრადობაც გაიზრდება. ანგარიშების თანახმად, კონტროლირებად პირობებში, ფერმენტების ჰიდროლიზის შედეგად, ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის (DS=1.9) ნარჩენი სიბლანტეა 13.2%, მეთილცელულოზა (DS=1.83) - 7.3%, მეთილცელულოზა (DS=1.66) - 3.8%, ხოლო ჰიდროქსიეთილცელულოზა - 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) ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ფირის მახასიათებლები ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზას აქვს შესანიშნავი ფირის წარმოქმნის თვისებები. მისი წყალხსნარი ან ორგანული გამხსნელის ხსნარი დაფარულია მინის ფირფიტაზე და გაშრობის შემდეგ ის თავისუფალი ხდება. ფერადი, გამჭვირვალე და მყარი ფირი. მას აქვს კარგი ტენიანობისადმი მდგრადობა და მაღალ ტემპერატურაზე მყარი რჩება. თუ ჰიგროსკოპიული პლასტიზატორი დაემატება, მისი წაგრძელება და მოქნილობა შეიძლება გაიზარდოს. მოქნილობის გაუმჯობესების თვალსაზრისით, ყველაზე შესაფერისია პლასტიზატორები, როგორიცაა გლიცერინი და სორბიტოლი. ზოგადად, ხსნარის კონცენტრაციაა 2%~3%, ხოლო პლასტიზატორის რაოდენობა ცელულოზის ეთერის 10%~20%. თუ პლასტიზატორის შემცველობა ძალიან მაღალია, მაღალი ტენიანობის დროს მოხდება კოლოიდური დეჰიდრატაციის შეკუმშვა. ფირის დაჭიმვის სიმტკიცე პლასტიზატორის დამატებით გაცილებით დიდია, ვიდრე პლასტიზატორის გარეშე და იზრდება დამატებული რაოდენობის ზრდასთან ერთად. რაც შეეხება ფირის ჰიგროსკოპიულობას, ისიც იზრდება პლასტიზატორის რაოდენობის ზრდასთან ერთად.