Гидроксипропил метилцеллюлозасы (HPMC)иондық емес, суда еритін целлюлоза аралас эфирі болып табылады. Сыртқы түрі ақтан аздап сарыға дейінгі ұнтақ немесе түйіршікті материал, дәмсіз, иіссіз, улы емес, химиялық тұрақты және тегіс, мөлдір және тұтқыр ерітінді түзу үшін суда ериді. Қолданудағы гидроксипропил метилцеллюлозаның ең маңызды қасиеттерінің бірі - сұйықтықтың тұтқырлығын арттыруы. Қоюлану әсері өнімнің полимерлену дәрежесіне (DP), сулы ерітіндідегі целлюлоза эфирінің концентрациясына, ығысу жылдамдығына және ерітінді температурасына байланысты. Және басқа да факторлар.
01
HPMC сулы ерітіндісінің сұйық түрі
Жалпы алғанда, ығысу ағынындағы сұйықтықтың кернеуі уақытқа тәуелді болмаса, тек ығысу жылдамдығының ƒ(γ) функциясы ретінде өрнектелуі мүмкін. ƒ(γ) формасына байланысты сұйықтықтарды әртүрлі түрлерге бөлуге болады, атап айтқанда: Ньютон сұйықтықтары, дилатант сұйықтықтары, псевдопластикалық сұйықтықтар және Бингем пластикалық сұйықтықтары.
Целлюлоза эфирлері екі санатқа бөлінеді: бірі - иондық емес целлюлоза эфирі, ал екіншісі - иондық целлюлоза эфирі. Целлюлоза эфирлерінің осы екі түрінің реологиясы үшін С.К. Найк және т.б. гидроксиэтилцеллюлоза және натрий карбоксиметилцеллюлоза ерітінділері бойынша кешенді және жүйелі салыстырмалы зерттеу жүргізді. Нәтижелер иондық емес целлюлоза эфир ерітінділерінің де, иондық целлюлоза эфир ерітінділерінің де псевдопластикалық екенін көрсетті. Ағындар, яғни Ньютондық емес ағындар, Ньютон сұйықтықтарына тек өте төмен концентрацияларда жақындайды. Гидроксипропил метилцеллюлоза ерітіндісінің псевдопластикалықтығы қолдануда маңызды рөл атқарады. Мысалы, жабындарға қолданған кезде, сулы ерітінділердің ығысу жұқарту сипаттамаларына байланысты, ерітіндінің тұтқырлығы ығысу жылдамдығының артуымен төмендейді, бұл пигмент бөлшектерінің біркелкі дисперсиясына ықпал етеді, сондай-ақ жабынның сұйықтығын арттырады. Әсері өте үлкен; тыныштықта ерітіндінің тұтқырлығы салыстырмалы түрде үлкен, бұл жабынға пигмент бөлшектерінің шөгуіне тиімді түрде жол бермейді.
02
HPMC тұтқырлығын сынау әдісі
Гидроксипропил метилцеллюлозаның қоюландыру әсерін өлшеудің маңызды көрсеткіші - сулы ерітіндінің көрінетін тұтқырлығы. Көрінетін тұтқырлықты өлшеу әдістеріне әдетте капиллярлық тұтқырлық әдісі, айналмалы тұтқырлық әдісі және құлайтын шар тұтқырлығы әдісі жатады.
мұндағы: көрінетін тұтқырлық, мПа с; К - вискозиметр тұрақтысы; d - ерітінді үлгісінің 20/20°C температурадағы тығыздығы; t - ерітіндінің вискозиметрдің жоғарғы бөлігінен төменгі белгіге дейін өту уақыты, с; Стандартты майдың вискозиметр арқылы ағып өту уақыты.
Дегенмен, капиллярлық вискозиметрмен өлшеу әдісі қиынырақ. Көптеген вискозиметрлердің тұтқырлығыцеллюлоза эфирлерікапиллярлық вискозиметрді пайдаланып талдау қиын, себебі бұл ерітінділерде капиллярлық вискозиметр бітелген кезде ғана анықталатын ерімейтін заттардың іздік мөлшері бар. Сондықтан өндірушілердің көпшілігі гидроксипропил метилцеллюлозаның сапасын бақылау үшін айналмалы вискозиметрлерді пайдаланады. Брукфилд вискозиметрлері шет елдерде, ал NDJ вискозиметрлері Қытайда кеңінен қолданылады.
03
HPMC тұтқырлығына әсер ететін факторлар
3.1 Агрегация дәрежесімен байланысы
Басқа параметрлер өзгеріссіз қалғанда, гидроксипропил метилцеллюлоза ерітіндісінің тұтқырлығы полимерлену дәрежесіне (DP) немесе молекулалық салмаққа немесе молекулалық тізбек ұзындығына пропорционалды болады және полимерлену дәрежесінің артуымен артады. Бұл әсер полимерлену дәрежесі жоғары болған жағдайға қарағанда, полимерлену дәрежесі төмен болған жағдайда айқынырақ болады.
3.2 Тұтқырлық пен концентрация арасындағы байланыс
Гидроксипропил метилцеллюлозаның тұтқырлығы сулы ерітіндідегі өнім концентрациясының артуымен артады. Концентрацияның аз ғана өзгеруі тұтқырлықтың үлкен өзгеруіне әкеледі. Гидроксипропил метилцеллюлозаның номиналды тұтқырлығымен ерітінді концентрациясының өзгеруінің ерітіндінің тұтқырлығына әсері айқынырақ болады.
3.3 Тұтқырлық пен ығысу жылдамдығы арасындағы байланыс
Гидроксипропил метилцеллюлоза сулы ерітіндісі ығысу арқылы жұқарту қасиетіне ие. Әртүрлі номиналды тұтқырлықтағы гидроксипропил метилцеллюлоза 2% сулы ерітіндіге дайындалады және оның тұтқырлығы әртүрлі ығысу жылдамдықтарында өлшенеді. Нәтижелер келесідей. Суретте көрсетілгендей. Төмен ығысу жылдамдығында гидроксипропил метилцеллюлоза ерітіндісінің тұтқырлығы айтарлықтай өзгерген жоқ. Ығысу жылдамдығының артуымен номиналды тұтқырлығы жоғары гидроксипропил метилцеллюлоза ерітіндісінің тұтқырлығы айқынырақ төмендеді, ал тұтқырлығы төмен ерітінді айқын төмендеген жоқ.
3.4 Тұтқырлық пен температура арасындағы байланыс
Гидроксипропил метилцеллюлоза ерітіндісінің тұтқырлығына температура қатты әсер етеді. Температура жоғарылаған сайын ерітіндінің тұтқырлығы төмендейді. Суретте көрсетілгендей, ол 2% концентрациясы бар сулы ерітіндіге дайындалады және температураның жоғарылауымен тұтқырлықтың өзгеруі өлшенеді.
3.5 Басқа әсер ететін факторлар
Гидроксипропил метилцеллюлозасының сулы ерітіндісінің тұтқырлығына ерітіндідегі қоспалар, ерітіндінің рН мәні және микробтық ыдырау да әсер етеді. Әдетте, тұтқырлық көрсеткіштерін жақсарту немесе пайдалану құнын төмендету үшін гидроксипропил метилцеллюлозасының сулы ерітіндісіне саз, модификацияланған саз, полимер ұнтағы, крахмал эфирі және алифатты сополимер сияқты реологиялық модификаторларды қосу қажет, ал сулы ерітіндіге хлорид, бромид, фосфат, нитрат және т.б. сияқты электролиттер де қосылуы мүмкін. Бұл қоспалар сулы ерітіндінің тұтқырлық қасиеттеріне ғана емес, сонымен қатар гидроксипропил метилцеллюлозаның суды ұстап тұру, майысу кедергісі және т.б. сияқты басқа қолдану қасиеттеріне де әсер етеді.
Гидроксипропил метилцеллюлозасының сулы ерітіндісінің тұтқырлығына қышқыл мен сілті әсер етпейді және әдетте 3-тен 11-ге дейінгі диапазонда тұрақты болады. Ол құмырсқа қышқылы, сірке қышқылы, фосфор қышқылы, бор қышқылы, лимон қышқылы және т.б. сияқты әлсіз қышқылдардың белгілі бір мөлшеріне төтеп бере алады. Дегенмен, концентрлі қышқыл тұтқырлықты төмендетеді. Бірақ каустикалық сода, калий гидроксиді, әк суы және т.б. оған аз әсер етеді. Басқа целлюлоза эфирлерімен салыстырғанда,гидроксипропил метилцеллюлозасыСулы ерітіндінің микробқа қарсы тұрақтылығы жақсы, басты себебі гидроксипропил метилцеллюлозаның гидрофобты топтары жоғары дәрежеде орын басу және топтардың стерикалық кедергісі болуында. Дегенмен, орын басу реакциясы әдетте біркелкі болмағандықтан, орын басу реакциясы жоқ ангидраглюкоза бірлігі микроорганизмдермен оңай эрозияға ұшырайды, бұл целлюлоза эфир молекулаларының ыдырауына және тізбектің үзілуіне әкеледі. Өнімділігі - сулы ерітіндінің көрінетін тұтқырлығы төмендейді. Егер гидроксипропил метилцеллюлозаның сулы ерітіндісін ұзақ уақыт сақтау қажет болса, тұтқырлық айтарлықтай өзгермеуі үшін саңырауқұлаққа қарсы агенттің аз мөлшерін қосу ұсынылады. Саңырауқұлаққа қарсы агенттерді, консерванттарды немесе фунгицидтерді таңдағанда, қауіпсіздікке назар аудару керек және адам ағзасына улы емес, тұрақты қасиеттері бар және иіссіз өнімдерді, мысалы, DOW Chem компаниясының AMICAL фунгицидтерін, CANGUARD64 консерванттарын, FUELSAVER бактерия агенттерін және басқа да өнімдерді таңдау керек. Тиісті рөл атқара алады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 28 сәуір