히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 비이온성 셀룰로스 혼합 에테르의 일종입니다. 이온성 메틸 카르복시메틸 셀룰로스 혼합 에테르와 달리 중금속과 반응하지 않습니다. 히드록시프로필 메틸셀룰로스의 메톡실기와 히드록시프로필기의 비율이 다르고 점도가 다르기 때문에 메톡실기가 높고 히드록시프로필기가 낮은 등 다양한 특성을 가진 품종이 있습니다. 히드록시프로필 메틸셀룰로스의 성능은 메틸셀룰로스에 가까운 반면, 메톡실기가 낮고 히드록시프로필기가 높은 품종은 히드록시프로필 메틸셀룰로스에 가깝습니다. 그러나 각 품종은 히드록시프로필기 또는 메톡실기의 함량이 적더라도 유기 용매에 대한 용해도나 수용액에서의 응집 온도에 큰 차이가 있습니다.
(1) 히드록시프로필메틸셀룰로오스의 용해도 특성
① 물에 대한 히드록시프로필메틸셀룰로오스의 용해도히드록시프로필 메틸셀룰로오스실제로 프로필렌 옥사이드(메톡시-프로필렌)로 개질된 메틸셀룰로오스의 일종이므로 메틸셀룰로오스와 동일한 특성을 유지하며 냉수 용해성과 온수 불용성이라는 유사한 특성을 갖습니다. 그러나 개질된 히드록시프로필기로 인해 온수에서의 겔화 온도가 메틸셀룰로오스보다 훨씬 높습니다. 예를 들어, 메톡시 함량이 2%이고 치환도 DS=0.73이며 히드록시프로필 함량 MS=0.46인 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 수용액의 점도는 20°C에서 500mpa·s이고 겔 온도는 100°C에 근접할 수 있는 반면, 같은 온도에서 메틸셀룰로오스는 약 55°C에 불과합니다. 물에 대한 용해도도 크게 향상되었습니다. 예를 들어, 분쇄된 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(과립 모양 0.2~0.5mm, 20°C, 4% 수용액 점도 2pa•s)는 실온에서 구입할 수 있으며, 냉각하지 않고도 물에 쉽게 녹습니다.
② 유기 용매에 대한 히드록시프로필 메틸셀룰로오스의 용해도 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 유기 용매에 대한 용해도가 메틸셀룰로오스보다 우수합니다. 메틸셀룰로오스는 메톡실 치환도가 2.1이어야 합니다. 상기 제품들은 히드록시프로필 MS=1.5~1.8, 메톡시 DS=0.2~1.0을 함유하지만 총 치환도가 1.8 이상인 고점도 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 무수 메탄올 및 에탄올 용액에 용해되며 열가소성과 수용성을 가집니다. 또한 염화메틸렌, 클로로포름과 같은 염소화 탄화수소와 아세톤, 이소프로판올, 디아세톤알코올과 같은 유기 용매에도 용해됩니다. 유기 용매에 대한 용해도는 수용성보다 우수합니다.
(2) 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스의 점도에 영향을 미치는 요인 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스의 표준 점도 측정은 다른 셀룰로오스 에테르와 동일합니다. 2% 수용액을 표준으로 하여 20°C에서 측정합니다. 동일 제품의 점도는 농도가 증가함에 따라 증가합니다. 동일한 농도에서 분자량이 다른 제품의 경우 분자량이 큰 제품은 점도가 높습니다. 온도와의 관계는 메틸 셀룰로오스와 유사합니다. 온도가 올라가면 점도가 떨어지기 시작하지만 특정 온도에 도달하면 점도가 갑자기 상승하고 겔화가 발생합니다. 저점도 제품의 겔 온도가 더 높습니다. 겔점은 에테르의 점도와 관련이 있을 뿐만 아니라 에테르의 메톡실기와 하이드록시프로필기의 구성비 및 전체 치환도의 크기와 관련이 있습니다. 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 역시 의사가소성이며, 효소 분해 가능성을 제외하면 점도 저하 없이 실온에서 용액이 안정하다는 점에 유의해야 합니다.
(3) 히드록시프로필 메틸셀룰로오스의 내염성 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 비이온성 에테르이기 때문에 카르복시메틸 셀룰로오스와 같은 다른 이온성 셀룰로오스 에테르와 달리 수용액에서 이온화되지 않아 중금속 이온과 반응하여 침전됩니다. 염화물, 브롬화물, 인산염, 질산염 등과 같은 일반적인 염은 수용액에 첨가해도 침전되지 않습니다. 그러나 염을 첨가하면 수용액의 응집 온도에 어느 정도 영향을 미칩니다. 염 농도가 증가하면 겔 온도가 감소합니다. 염 농도가 응집점 미만이면 용액의 점도가 증가하는 경향이 있습니다. 따라서 일정량의 염을 첨가하면 적용 시 증점 효과를 더 경제적으로 얻을 수 있습니다. 따라서 일부 적용 분야에서는 증점 효과를 얻기 위해 고농도의 에테르 용액보다 셀룰로오스 에테르와 염의 혼합물을 사용하는 것이 더 좋습니다.
(4) 히드록시프로필 메틸셀룰로오스의 산 및 알칼리 저항성 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 일반적으로 산과 알칼리에 안정하며 pH 2~12 범위에서 영향을 받지 않습니다. 포름산, 아세트산, 구연산, 숙신산, 인산, 붕산 등과 같은 일정량의 경산에는 견딜 수 있습니다. 그러나 진한 산은 점도를 감소시키는 효과가 있습니다. 가성소다, 가성칼륨, 석회수와 같은 알칼리는 영향을 미치지 않지만 용액의 점도를 약간 증가시킨 후 서서히 감소시킬 수 있습니다.
(5) 히드록시프로필 메틸셀룰로오스의 혼화성 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 용액은 수용성 고분자 화합물과 혼합하여 점도가 더 높은 균일하고 투명한 용액을 만들 수 있습니다. 이러한 고분자 화합물에는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리실리콘, 폴리메틸비닐 실록산, 히드록시에틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스가 포함됩니다. 아라비아 검, 로커스트 빈 검, 카라야 검 등과 같은 천연 고분자 화합물도 이 용액과 양호한 혼화성을 갖습니다. 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 스테아르산 또는 팔미트산의 만니톨 에스테르 또는 소르비톨 에스테르와도 혼합될 수 있으며, 글리세린, 소르비톨, 만니톨과도 혼합될 수 있으며, 이러한 화합물은 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 셀룰로오스 가소제로 사용될 수 있습니다.
(6) 불용성 수용성셀룰로스 에테르히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 알데히드와 표면 가교를 통해 수용성 에테르가 용액에 침전되어 물에 불용성으로 변합니다. 히드록시프로필 메틸셀룰로오스를 불용성으로 만드는 알데히드에는 포름알데히드, 글리옥살, 숙신산 알데히드, 아디프알데히드 등이 있습니다. 포름알데히드를 사용할 때는 용액의 pH에 특히 주의해야 하며, 그중 글리옥살은 반응 속도가 빠르기 때문에 산업 생산에서 가교제로 흔히 사용됩니다. 이러한 가교제의 용액 내 사용량은 에테르 질량의 0.2%~10%, 바람직하게는 7%~10%이며, 예를 들어 글리옥살은 3.3%~6%가 가장 적합합니다. 일반적으로 처리 온도는 0~30℃이고, 처리 시간은 1~120분입니다. 가교 반응은 산성 조건에서 수행해야 합니다. 일반적으로 용액의 pH는 무기 강산 또는 유기 카르복실산을 용액에 첨가하여 약 2~6, 바람직하게는 4~6으로 조정한 후, 알데히드를 첨가하여 가교 반응을 진행합니다. 사용되는 산으로는 염산, 황산, 인산, 포름산, 아세트산, 하이드록시아세트산, 숙신산 또는 구연산 등이 있으며, 포름산 또는 아세트산과 함께 사용하는 것이 바람직하며, 포름산이 최적입니다. 산과 알데히드를 동시에 첨가하여 원하는 pH 범위 내에서 용액의 가교 반응을 유도할 수도 있습니다. 이 반응은 셀룰로스 에테르 제조 공정의 최종 처리 공정에서 자주 사용됩니다. 셀룰로스 에테르가 불용성 상태가 되면 사용이 편리합니다.
세척 및 정제에는 20~25℃의 물을 사용합니다. 제품 사용 시, 제품 용액에 알칼리성 물질을 첨가하여 용액의 pH를 알칼리성으로 조절하면 제품이 용액에 빠르게 용해됩니다. 이 방법은 셀룰로스 에테르 용액을 필름으로 만들어 불용성 필름으로 만든 후 필름 처리에도 적용할 수 있습니다.
(7) 히드록시프로필메틸셀룰로오스의 효소 저항성은 이론적으로 셀룰로오스 유도체, 예를 들어 각 무수포도당기가 단단히 결합된 치환기가 있다면 미생물에 의해 감염되기 쉽지 않지만, 실제로 완제품의 치환값이 1을 초과하면 효소에 의해 분해되어 셀룰로오스 사슬의 각 기의 치환도가 충분히 균일하지 않아 미생물이 치환되지 않은 무수포도당기를 침식하여 당을 형성하여 미생물이 흡수할 수 있는 영양소로 작용한다는 것을 의미합니다. 따라서 셀룰로오스의 에테르화 치환도가 증가하면 셀룰로오스 에테르의 효소 침식 저항성도 증가합니다. 보고에 따르면, 제어된 조건 하에서 효소의 가수분해 결과를 분석한 결과, 히드록시프로필메틸셀룰로오스(DS=1.9)의 잔류 점도는 13.2%, 메틸셀룰로오스(DS=1.83)는 7.3%, 메틸셀룰로오스(DS=1.66)는 3.8%, 히드록시에틸셀룰로오스는 1.7%였습니다. 이를 통해 히드록시프로필메틸셀룰로오스가 강력한 항효소 능력을 가지고 있음을 알 수 있습니다. 따라서 히드록시프로필메틸셀룰로오스는 우수한 효소 저항성과 우수한 분산성, 증점성 및 필름 형성 특성을 결합하여 수성 에멀젼 코팅 등에 사용되며 일반적으로 방부제를 첨가할 필요가 없습니다. 그러나 용액의 장기 보관이나 외부 오염 가능성에 대비하여 방부제를 첨가할 수 있으며, 최종 용액의 요구 사항에 따라 선택해야 합니다. 페닐수은 아세트산염과 플루오로규산망간은 효과적인 방부제이지만, 모두 독성이 있으므로 사용 시 주의해야 합니다. 일반적으로 1회 투여량 1리터당 페닐수은 아세트산염 1~5mg을 용액에 첨가할 수 있습니다.
(8) 성능히드록시프로필 메틸셀룰로오스필름 히드록시프로필 메틸셀룰로오스는 우수한 필름 형성 특성을 가지고 있습니다. 수용액 또는 유기 용매 용액을 유리판에 코팅하면 건조 후 무색 투명하게 변합니다. 또한 질긴 필름을 형성합니다. 내습성이 우수하고 고온에서도 고체 상태를 유지합니다. 흡습성 가소제를 첨가하면 신율과 유연성을 향상시킬 수 있습니다. 유연성 향상 측면에서는 글리세린, 소르비톨과 같은 가소제가 가장 적합합니다. 일반적으로 용액 농도는 2~3%이며, 가소제의 양은 셀룰로오스 에테르의 10~20%입니다. 가소제 함량이 너무 높으면 고습에서 콜로이드 탈수 수축이 발생합니다. 가소제를 첨가한 필름의 인장 강도는 가소제를 첨가하지 않은 필름보다 훨씬 크며, 첨가량이 증가할수록 증가합니다. 필름의 흡습성 또한 가소제 첨가량이 증가함에 따라 증가합니다.
게시 시간: 2024년 4월 25일