히드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC)비이온성 수용성 셀룰로스 혼합 에테르입니다. 외관은 흰색에서 옅은 노란색을 띠는 분말 또는 과립 형태로, 무미, 무취이며, 무독성이고 화학적으로 안정하며, 물에 용해되어 매끄럽고 투명하며 점성이 있는 용액을 형성합니다. 히드록시프로필 메틸셀룰로스의 가장 중요한 특성 중 하나는 액체의 점도를 증가시킨다는 것입니다. 증점 효과는 제품의 중합도(DP), 수용액 내 셀룰로스 에테르 농도, 전단 속도, 용액 온도 등 여러 요인에 따라 달라집니다.
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HPMC 수용액의 유체형
일반적으로 전단 유동에서 유체의 응력은 시간에 의존하지 않는 한 전단 속도 ƒ(γ)의 함수로만 표현할 수 있습니다. ƒ(γ)의 형태에 따라 유체는 뉴턴 유체, 팽창 유체, 의가소성 유체, 빙엄 소성 유체 등 여러 유형으로 나눌 수 있습니다.
셀룰로오스 에테르는 비이온성 셀룰로오스 에테르와 이온성 셀룰로오스 에테르의 두 가지 범주로 나뉩니다. 이 두 가지 유형의 셀룰로오스 에테르의 유동 특성에 대해 SC Naik 등은 히드록시에틸셀룰로오스와 카르복시메틸셀룰로오스나트륨 용액에 대한 포괄적이고 체계적인 비교 연구를 수행했습니다. 그 결과, 비이온성 셀룰로오스 에테르 용액과 이온성 셀룰로오스 에테르 용액 모두 의가소성(pseudoplastic)을 나타냈습니다. 유동, 즉 비뉴턴 유동은 매우 낮은 농도에서만 뉴턴 유체에 접근합니다. 히드록시프로필메틸셀룰로오스 용액의 의가소성은 적용에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 코팅에 적용할 경우 수용액의 전단 유동화 특성으로 인해 전단 속도가 증가함에 따라 용액의 점도가 감소하여 안료 입자의 균일한 분산에 도움이 되고 코팅의 유동성도 향상됩니다. 그 효과는 매우 큽니다. 정지 상태에서는 용액의 점도가 비교적 높아 코팅에 안료 입자가 침착되는 것을 효과적으로 방지합니다.
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HPMC 점도 시험 방법
히드록시프로필메틸셀룰로오스의 증점 효과를 측정하는 중요한 지표는 수용액의 겉보기 점도입니다. 겉보기 점도 측정 방법에는 일반적으로 모세관 점도법, 회전 점도법, 낙하구 점도법이 있습니다.
여기서: 겉보기 점도, mPa·s; K는 점도계 상수; d는 20/20°C에서 용액 샘플의 밀도; t는 용액이 점도계 상단을 통과하여 하단 표시선까지 이동하는 시간, s입니다. 표준 오일이 점도계를 통과하는 시간을 측정합니다.
그러나 모세관 점도계로 측정하는 방법은 더 번거롭습니다. 많은셀룰로스 에테르모세관 점도계로는 분석하기 어려운데, 이러한 용액에는 모세관 점도계가 막혔을 때만 검출되는 미량의 불용성 물질이 포함되어 있기 때문입니다. 따라서 대부분의 제조업체는 히드록시프로필 메틸셀룰로오스의 품질을 관리하기 위해 회전 점도계를 사용합니다. 외국에서는 브룩필드 점도계가 널리 사용되고 있으며, 중국에서는 NDJ 점도계가 사용됩니다.
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HPMC 점도에 영향을 미치는 요인
3.1 집계도와의 관계
다른 변수가 변하지 않을 때, 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 용액의 점도는 중합도(DP), 분자량 또는 분자 사슬 길이에 비례하며, 중합도가 증가함에 따라 증가합니다. 이러한 효과는 중합도가 낮은 경우 높은 경우보다 더욱 두드러집니다.
3.2 점도와 농도의 관계
히드록시프로필메틸셀룰로오스의 점도는 수용액 내 생성물 농도가 증가함에 따라 증가합니다. 농도가 조금만 변해도 점도가 크게 변합니다. 히드록시프로필메틸셀룰로오스의 공칭 점도를 고려하면, 용액 농도 변화가 용액 점도에 미치는 영향은 점점 더 명확해집니다.
3.3 점도와 전단속도의 관계
히드록시프로필 메틸셀룰로오스 수용액은 전단 유동화 특성을 가지고 있습니다. 다양한 공칭 점도의 히드록시프로필 메틸셀룰로오스를 2% 수용액으로 제조하고, 각 전단 속도에서 점도를 측정했습니다. 결과는 다음과 같습니다. 그림에서 볼 수 있듯이, 낮은 전단 속도에서는 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 용액의 점도가 크게 변하지 않았습니다. 전단 속도가 증가함에 따라, 공칭 점도가 높은 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 용액의 점도는 더 뚜렷하게 감소한 반면, 낮은 점도의 용액은 점도가 뚜렷하게 감소하지 않았습니다.
3.4 점도와 온도의 관계
히드록시프로필 메틸셀룰로오스 용액의 점도는 온도에 큰 영향을 받습니다. 온도가 증가함에 따라 용액의 점도는 감소합니다. 그림과 같이 2% 농도의 수용액으로 제조하여 온도 증가에 따른 점도 변화를 측정했습니다.
3.5 기타 영향 요인
히드록시프로필 메틸셀룰로오스 수용액의 점도는 용액 내 첨가제, 용액의 pH, 그리고 미생물 분해에 의해 영향을 받습니다. 일반적으로 더 나은 점도 성능을 얻거나 사용 비용을 절감하기 위해 점토, 변성 점토, 고분자 분말, 전분 에테르, 지방족 공중합체와 같은 유동 조절제를 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 수용액에 첨가해야 합니다. 또한, 염화물, 브롬화물, 인산염, 질산염 등과 같은 전해질을 수용액에 첨가할 수도 있습니다. 이러한 첨가제는 수용액의 점도 특성뿐만 아니라 보수성, 처짐 저항성 등과 같은 히드록시프로필 메틸셀룰로오스의 다른 적용 특성에도 영향을 미칩니다.
히드록시프로필 메틸셀룰로오스 수용액의 점도는 산과 알칼리에 거의 영향을 받지 않으며, 일반적으로 3~11 범위에서 안정합니다. 포름산, 아세트산, 인산, 붕산, 구연산 등과 같은 약산에는 일정량 견딜 수 있습니다. 그러나 진한 산은 점도를 감소시킵니다. 가성소다, 수산화칼륨, 석회수 등은 점도에 거의 영향을 미치지 않습니다. 다른 셀룰로오스 에테르와 비교했을 때,히드록시프로필 메틸셀룰로오스수용액은 우수한 항균 안정성을 갖는데, 주된 이유는 히드록시프로필 메틸셀룰로오스가 높은 치환도를 가진 소수성기를 가지고 있고, 이러한 기의 입체 장애 때문입니다. 그러나 치환 반응은 일반적으로 균일하지 않기 때문에, 비치환된 무수 포도당 단위는 미생물에 의해 가장 쉽게 침식되어 셀룰로오스 에테르 분자의 분해 및 사슬 절단을 초래합니다. 이러한 성능은 수용액의 겉보기 점도가 감소한다는 것입니다. 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 수용액을 장기간 보관해야 하는 경우, 점도가 크게 변하지 않도록 미량의 항진균제를 첨가하는 것이 좋습니다. 항진균제, 방부제 또는 살균제를 선택할 때는 안전성에 유의해야 하며, 인체에 독성이 없고, 안정적인 특성을 가지며, 무취인 DOW Chem의 AMICAL 살균제, CANGUARD64 방부제, FUELSAVER 살균제 등과 같은 제품을 선택해야 합니다. 이러한 제품은 상응하는 역할을 할 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 4월 28일