Гидроксипропил метилцеллюлозасының қасиеттері

Гидроксипропил метилцеллюлозасы - иондық емес целлюлоза аралас эфирінің бір түрі. Иондық метилкарбоксиметилцеллюлоза аралас эфирінен айырмашылығы, ол ауыр металдармен әрекеттеспейді. Гидроксипропил метилцеллюлозасындағы метоксил мөлшері мен гидроксипропил мөлшерінің әртүрлі арақатынасына және әртүрлі тұтқырлықтарға байланысты әртүрлі қасиеттері бар көптеген түрлері бар, мысалы, жоғары метоксил мөлшері және төмен гидроксипропил мөлшері. Оның өнімділігі метилцеллюлозаның өнімділігіне жақын, ал төмен метоксил мөлшері мен жоғары гидроксипропил мөлшері гидроксипропил метилцеллюлозаның өнімділігіне жақын. Дегенмен, әрбір сортта, аз мөлшерде гидроксипропил тобы немесе аз мөлшерде метоксил тобы болғанымен, органикалық еріткіштердегі ерігіштігінде немесе сулы ерітінділердегі флокуляция температурасында үлкен айырмашылықтар бар.

(1) Гидроксипропил метилцеллюлозаның ерігіштік қасиеттері
①Гидроксипропил метилцеллюлозасының судағы ерігіштігі Гидроксипропил метилцеллюлозасы іс жүзінде пропилен оксидімен (метоксипропилен) модификацияланған метилцеллюлозаның бір түрі болып табылады, сондықтан ол метилцеллюлозамен бірдей қасиеттерге ие. Целлюлоза суық суда ерігіштігі және ыстық суда ерімейтіндігі сияқты ұқсас сипаттамаларға ие. Дегенмен, модификацияланған гидроксипропил тобына байланысты оның ыстық судағы гельдену температурасы метилцеллюлозаға қарағанда әлдеқайда жоғары. Мысалы, 2% метокси құрамының орын басу дәрежесі DS=0,73 және гидроксипропил құрамы MS=0,46 гидроксипропил метилцеллюлоза сулы ерітіндісінің тұтқырлығы 20°C температурада 500 мПа·с құрайды, ал оның гель температурасы 100°C-қа жуық жетуі мүмкін, ал метилцеллюлоза сол температурада тек 55°C шамасында. Суда ерігіштігіне келетін болсақ, ол да айтарлықтай жақсарды. Мысалы, ұнтақталған гидроксипропил метилцеллюлозасын (түйіршікті пішіні 0,2-0,5 мм, 20°C температурада 4% сулы ерітіндінің тұтқырлығы 2 па•с) бөлме температурасында сатып алуға болады, ол салқындатусыз суда оңай ериді.

2 Гидроксипропил метилцеллюлозаның органикалық еріткіштердегі ерігіштігі Гидроксипропил метилцеллюлозаның органикалық еріткіштердегі ерігіштігі метилцеллюлозаға қарағанда жақсы. 2,1-ден жоғары өнімдер үшін, жалпы алмастыру дәрежесі 1,8-ден жоғары гидроксипропил MS=1,5~1,8 және метокси DS=0,2~1,0 бар жоғары тұтқырлықтағы гидроксипропил метилцеллюлозасы сусыз метанол және этанол ерітінділерінде, ортада, термопластикалық және суда ериді. Ол сондай-ақ метиленхлорид және хлороформ сияқты хлорланған көмірсутектерде және ацетон, изопропанол және диацетон спирті сияқты органикалық еріткіштерде ериді. Оның органикалық еріткіштердегі ерігіштігі суда ерігіштігінен жақсы.

(2) Гидроксипропил метилцеллюлозасының тұтқырлығына әсер ететін факторлар Гидроксипропил метилцеллюлозасының стандартты тұтқырлығын анықтау басқа целлюлоза эфирлерімен бірдей және 20°C температурада стандарт ретінде 2% сулы ерітіндімен өлшенеді. Сол өнімнің тұтқырлығы концентрацияның жоғарылауымен артады. Бірдей концентрациядағы әртүрлі молекулалық салмағы бар өнімдер үшін үлкен молекулалық салмағы бар өнімнің тұтқырлығы жоғары болады. Оның температурамен байланысы метилцеллюлозаның байланысына ұқсас. Температура көтерілгенде тұтқырлық төмендей бастайды, бірақ белгілі бір температураға жеткенде тұтқырлық кенеттен көтеріліп, гельдену жүреді. Төмен тұтқырлықтағы өнімдердің гель температурасы жоғары болады. Оның гель нүктесі тек эфирдің тұтқырлығымен ғана емес, сонымен қатар эфирдегі метоксил тобы мен гидроксипропил тобының құрам қатынасымен және жалпы алмастыру дәрежесінің өлшемімен де байланысты. Гидроксипропил метилцеллюлозаның да псевдопластикалық екенін және оның ерітіндісі бөлме температурасында тұрақты болатынын, ферментативті ыдырау мүмкіндігінен басқа тұтқырлығының ыдырауынсыз екенін атап өткен жөн.

(3) Гидроксипропил метилцеллюлозасының тұзға төзімділігі Гидроксипропил метилцеллюлоза иондық емес эфир болғандықтан, ол басқа иондық целлюлоза эфирлерінен айырмашылығы, су ортасында иондалмайды. Мысалы, карбоксиметилцеллюлоза ауыр металл иондарымен әрекеттесіп, ерітіндіде тұнбаға түседі. Хлорид, бромид, фосфат, нитрат және т.б. сияқты жалпы тұздар оның сулы ерітіндісіне қосылған кезде тұнбаға түспейді. Дегенмен, тұз қосу оның сулы ерітіндісінің флокуляция температурасына белгілі бір әсер етеді. Тұз концентрациясы жоғарылаған кезде гель температурасы төмендейді. Тұз концентрациясы флокуляция нүктесінен төмен болған кезде, ерітіндінің тұтқырлығы артуға бейім. Сондықтан белгілі бір мөлшерде тұз қосылады. Қолдану кезінде қоюландыру әсеріне үнемді түрде қол жеткізуге болады. Сондықтан, кейбір қолданбаларда қоюландыру әсеріне қол жеткізу үшін эфир ерітіндісінің жоғары концентрациясына қарағанда целлюлоза эфирі мен тұз қоспасын қолданған дұрыс.

(4) Гидроксипропил метилцеллюлоза қышқылына және сілтіге төзімділік Гидроксипропил метилцеллюлозасы әдетте қышқылдар мен сілтілерге тұрақты және рН 2 ~ 12 диапазонында әсер етпейді. Ол құмырсқа қышқылы, сірке қышқылы, лимон қышқылы, янтарь қышқылы, фосфор қышқылы, бор қышқылы және т.б. сияқты белгілі бір мөлшерде жеңіл қышқылдарға төтеп бере алады. Бірақ концентрлі қышқыл тұтқырлықты төмендетуге әсер етеді. Күйдіргіш сода, күйдіргіш калий және әк суы сияқты сілтілер оған ешқандай әсер етпейді, бірақ олар ерітіндінің тұтқырлығын аздап арттырып, содан кейін баяу төмендетуі мүмкін.

(5) Гидроксипропил метилцеллюлозасының үйлесімділігі Гидроксипропил метилцеллюлоза ерітіндісін суда еритін полимер қосылыстарымен араластырып, тұтқырлығы жоғары біркелкі және мөлдір ерітінді түзуге болады. Бұл полимер қосылыстарына полиэтиленгликоль, поливинилацетат, полисиликон, полиметилвинилсилоксан, гидроксиэтилцеллюлоза және метилцеллюлоза жатады. Араб гумиі, шегіртке бұршағы гумиі, карая гумиі және т.б. сияқты табиғи жоғары молекулалық қосылыстар да оның ерітіндісімен жақсы үйлесімділікке ие. Гидроксипропил метилцеллюлозаны маннитол эфирімен немесе стеарин қышқылының немесе пальмитин қышқылының сорбитол эфирімен араластыруға болады, сондай-ақ глицерин, сорбитол және маннитолмен араластыруға болады, және бұл қосылыстарды целлюлозаға арналған гидроксипропил метилцеллюлоза пластификаторы ретінде пайдалануға болады.

(6) Гидроксипропил метилцеллюлозасының ерімейтін суда еритін целлюлоза эфирлері альдегидтермен беттік көлденең байланыс жасай алады, сондықтан бұл суда еритін эфирлер ерітіндіде тұнбаға түсіп, суда ерімейтін болады. Гидроксипропил метилцеллюлозаны ерімейтін ететін альдегидтерге формальдегид, глиоксал, янтарь альдегиді, адипальдегид және т.б. жатады. Формальдегидті қолданған кезде ерітіндінің рН мәніне ерекше назар аудару керек, олардың ішінде глиоксал тезірек әрекеттеседі, сондықтан глиоксал өнеркәсіптік өндірісте көлденең байланыс агенті ретінде жиі қолданылады. Ерітіндідегі бұл көлденең байланыс агентінің мөлшері эфир массасының 0,2% ~ 10% құрайды, жақсырақ 7% ~ 10%, мысалы, глиоксалдың 3,3% ~ 6% ең қолайлысы. Әдетте, өңдеу температурасы 0 ~ 30℃, ал уақыт 1 ~ 120 мин. Көлденең байланыс реакциясын қышқылдық жағдайда жүргізу қажет. Әдетте, ерітіндіге алдымен бейорганикалық күшті қышқыл немесе органикалық карбон қышқылы қосылып, ерітіндінің рН шамамен 2-6, жақсырақ 4-6 аралығында реттеледі, содан кейін көлденең байланыс реакциясын жүргізу үшін альдегидтер қосылады. Қолданылған қышқылдың құрамында тұз қышқылы, күкірт қышқылы, фосфор қышқылы, құмырсқа қышқылы, сірке қышқылы, гидроксисірке қышқылы, янтарь қышқылы немесе лимон қышқылы және т.б. бар, мұнда құмырсқа қышқылы немесе сірке қышқылы ұсынылады, ал құмырсқа қышқылы оңтайлы болып табылады. Ерітінді қажетті рН диапазонында көлденең байланыс реакциясынан өтуі үшін қышқыл мен альдегидті бір уақытта қосуға болады. Бұл реакция көбінесе целлюлоза эфирлерін дайындау процесінде соңғы өңдеу процесінде қолданылады. Целлюлоза эфирі ерімегеннен кейін, оны пайдалану ыңғайлы.

Жуу және тазарту үшін 20~25℃ су. Өнімді пайдалану кезінде ерітіндінің рН мәнін сілтілік ету үшін өнім ерітіндісіне сілтілі заттарды қосуға болады, сонда өнім ерітіндіде тез ериді. Бұл әдіс целлюлоза эфирінің ерітіндісі ерімейтін пленкаға айналған пленканы өңдеуге де қолданылады.

(7) Гидроксипропил метилцеллюлозаның ферменттік төзімділігі Теория жүзінде целлюлоза туындылары, мысалы, әрбір ангидраглюкоза тобындағы берік байланысқан орынбасар тобы, микробтық эрозияға ұшырамайды, бірақ шын мәнінде, дайын өнімнің орынбасарлық мәні 1-ден асқан кезде, ол ферменттермен де ыдырайды, бұл целлюлоза тізбегіндегі әрбір топтың орынбасарлық дәрежесі жеткілікті түрде біркелкі емес екенін және микроорганизмдер орынбасарланбаған ангидраглюкоза тобындағы эрозияға ұшырауы мүмкін екенін білдіреді. Қанттар микроорганизмдер үшін қоректік заттар ретінде түзіліп, сіңіріледі. Сондықтан, егер целлюлозаның эфирлену орынбасарлық дәрежесі артса, целлюлоза эфирінің ферменттік эрозияға төзімділігі де артады. Есептерге сәйкес, бақыланатын жағдайларда ферменттердің гидролизі нәтижесінде гидроксипропил метилцеллюлозаның (DS=1.9) қалдық тұтқырлығы 13.2%, метилцеллюлоза (DS=1.83) 7.3%, метилцеллюлоза (DS=1.66) 3.8% және гидроксиэтилцеллюлоза 1.7% құрайды. Гидроксипропил метилцеллюлозаның күшті антиферменттік қабілеті бар екенін көруге болады. Сондықтан гидроксипропил метилцеллюлозаның ферменттерге төзімділігі, оның жақсы дисперсиялануы, қоюлануы және қабық түзу қасиеттерімен бірге су эмульсиясы жабындарында және т.б. қолданылады және әдетте консерванттарды қосудың қажеті жоқ. Дегенмен, ерітіндіні ұзақ уақыт сақтау немесе сырттан ластану мүмкіндігі үшін сақтық шарасы ретінде консерванттарды қосуға болады және таңдауды ерітіндінің соңғы талаптарына сәйкес анықтауға болады. Фенилсынап ацетаты және марганец фторсиликаты тиімді консерванттар болып табылады, бірақ олардың барлығының уыттылығы бар, сондықтан жұмысына назар аудару керек. Әдетте, ерітіндіге дозаның әр литріне 1-5 мг фенилсынап ацетаты қосуға болады.

(8) Гидроксипропил метилцеллюлоза пленкасының өнімділігі Гидроксипропил метилцеллюлозаның пленка түзуші қасиеттері өте жақсы. Оның сулы ерітіндісі немесе органикалық еріткіш ерітіндісі шыны пластинаға жағылады және кептірілгеннен кейін бос болады. Түсті, мөлдір және берік пленка. Ол ылғалға жақсы төзімді және жоғары температурада қатты болып қалады. Егер гигроскопиялық пластификатор қосылса, оның созылуы мен икемділігін арттыруға болады. Икемділікті жақсарту тұрғысынан глицерин және сорбитол сияқты пластификаторлар ең қолайлы болып табылады. Әдетте, ерітінді концентрациясы 2% ~ 3%, ал пластификатор мөлшері целлюлоза эфирінің 10% ~ 20% құрайды. Егер пластификатордың мөлшері тым жоғары болса, жоғары ылғалдылықта коллоидты дегидратация шөгуі орын алады. Пластификатор қосылған пленканың созылу беріктігі пластификаторсыз пленкаға қарағанда әлдеқайда жоғары және қосылған мөлшердің артуымен артады. Пленканың гигроскопиялықтығына келетін болсақ, ол пластификатор мөлшерінің артуымен де артады.