하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC)는 다양한 종류의 비이온성 셀룰로오스 혼합 에테르이며, 이온성 메틸카르복시메틸셀룰로오스 혼합 에테르와도 유사합니다. HPMC는 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스의 함량과 하이드록시프로필 함량의 비율, 그리고 점도 차이로 인해 성능 면에서 여러 종류가 존재합니다. 예를 들어, 메톡실 함량이 높고 하이드록시프로필 함량이 낮은 종류는 일반 메틸셀룰로오스와 유사한 성능을 보이며, 메톡실 함량이 낮고 하이드록시프로필 함량이 높은 종류는 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스와 유사한 성능을 나타냅니다. 그러나 각 종류 내에서도 하이드록시프로필이나 메톡실 함량이 소량일지라도 유기 용매에 대한 용해도나 수용액에서의 응집 온도에는 큰 차이가 있습니다.
1, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 용해도
하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC)는 프로필렌 옥사이드(메틸옥시프로필 고리)로 변성된 메틸셀룰로오스의 일종으로, 일반 메틸셀룰로오스와 마찬가지로 찬물에는 잘 녹고 뜨거운 물에는 녹지 않는 특성을 보인다. 그러나 변성된 HPMC의 겔화 온도는 일반 메틸셀룰로오스보다 뜨거운 물에서 훨씬 높다. 예를 들어, 메톡시 함량 DS=0.73, 하이드록시프로필 함량 MS=0.46인 HPMC 수용액의 점도는 20℃에서 500mpa이다. 이 제품의 겔화 온도는 약 100℃인 반면, 같은 온도에서 일반 메틸셀룰로오스의 겔화 온도는 약 55℃에 불과하다. 물에 대한 용해도 또한 크게 향상되었습니다. 예를 들어, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(입자 크기 0.2~0.5mm, 20℃, 4% 수용액 점도 2pA)를 분쇄한 후에는 실온에서 냉각 없이 물에 쉽게 용해됩니다.
(2) 유기 용매에 대한 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스의 용해도는 메틸셀룰로오스보다 우수하며, 메틸셀룰로오스는 메톡시 치환도가 2.1 이상인 제품을 필요로 하고, 하이드록시프로필 MS=1.5~1.8 및 메톡시 DS=0.2~1.0을 함유합니다. 총 치환도가 1.8 이상인 고점도 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스는 무수 메탄올 및 에탄올 용액에 용해되며, 열가소성 및 수용성을 갖습니다. 또한 디클로로메탄 및 트리클로로메탄과 같은 염소화 탄화수소와 아세톤, 이소프로필 알코올 및 디아세톤 알코올과 같은 유기 용매에도 용해됩니다. 유기 용매에 대한 용해도는 수용성보다 우수합니다.
2. 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 점도에 영향을 미치는 요인
하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC)의 점도 인자는 HPMC 표준 점도 측정법을 사용하여 측정하며, 다른 셀룰로오스 에테르도 마찬가지로 20℃에서 2% 수용액을 표준으로 사용하여 측정합니다. 동일한 제품의 점도는 농도가 증가함에 따라 증가하며, 분자량이 다른 제품의 경우 동일 농도에서 분자량이 큰 제품이 고점도를 나타냅니다. 온도와의 관계는 메틸셀룰로오스와 유사합니다. 온도가 상승함에 따라 점도는 감소하기 시작하지만, 특정 온도에 도달하면 점도가 급격히 상승하며 겔화가 발생합니다. 저점도 제품의 겔화 온도는 고점도 제품보다 높습니다. 겔화점은 에테르의 고점도 및 저점도뿐만 아니라 에테르의 메톡시 및 하이드록시프로필기 조성비와 총 치환도와도 관련이 있습니다. HPMC는 의사소성 물질이기도 하며, 상온 보관 시 용액이 안정하고 효소적 분해 가능성을 제외하고는 점도 저하를 보이지 않습니다.
3, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스의 내산성 및 내알칼리성
하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPM)는 산성 및 알칼리성 환경에서 일반적으로 안정하며, pH 2~12 범위에서는 영향을 받지 않습니다. 포름산, 아세트산, 구연산, 숙신산, 인산, 붕산 등과 같은 약산에는 일정량까지 견딜 수 있습니다. 그러나 진한 산에서는 점도가 감소하는 효과가 있습니다. 가성소다, 가성칼륨, 석회수와 같은 알칼리에는 영향을 받지 않지만, 용액의 점도가 약간 증가하는 효과가 있으며, 이러한 효과는 시간이 지남에 따라 서서히 감소합니다.
4. 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스를 혼합할 수 있습니다.
하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC) 용액은 수용성 고분자 화합물과 혼합하여 점도가 높은 균일한 투명 용액을 만들 수 있습니다. 이러한 고분자 화합물에는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리실리콘, 폴리메틸비닐실록산, 하이드록시에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스 등이 있습니다. 아라비아검, 로커스트빈검, 가시나무검 등의 천연 고분자 화합물도 HPMC 용액과 잘 혼합됩니다. HPMC는 스테아르산, 팔미트산, 만니톨 에스테르 또는 소르비톨 에스테르뿐만 아니라 글리세롤, 소르비톨, 만니톨과도 혼합할 수 있으며, 이러한 화합물들은 HPMC의 가소제로 사용될 수 있습니다.
5, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 불용성 수용성
하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC)는 수용성 셀룰로오스 에테르와 달리 알데히드와 표면 가교 반응을 일으켜 수용성 에테르를 용액 내에서 침전시키고 불용성으로 만들 수 있습니다. HPMC는 포름알데히드, 글리옥살, 숙신알데히드, 다이알데히드 등과 같은 알데히드와 가교 반응을 일으킬 수 있으며, 포름알데히드를 사용할 경우 용액의 pH에 특히 주의해야 합니다. 글리옥살은 pH가 낮은 환경에서 더 빠르게 반응하므로 산업 생산에서는 일반적으로 글리옥살을 가교제로 사용합니다. 용액 내 가교제의 투입량은 에테르 질량의 0.2%~10%이며, 최적 농도는 7%~10%입니다. 예를 들어 글리옥살을 3.3%~6% 사용하는 것이 가장 적합합니다. 일반적인 처리 온도는 0~30℃이고, 반응 시간은 1~120분입니다. 가교 반응은 산성 조건에서 진행해야 합니다. 일반적으로, 용액의 pH를 약 2~6, 바람직하게는 4~6으로 조절하기 위해 무기 강산 또는 유기 카르복실산을 용액에 첨가한 후, 알데히드를 첨가하여 가교 반응을 진행한다. 사용되는 산으로는 염산, 황산, 인산, 포름산, 아세트산, 히드록시아세트산, 숙신산 또는 시트르산이 있으며, 이 중 포름산이나 아세트산이 가장 적합하다. 원하는 pH 범위에서 가교 반응이 일어나도록 산과 알데히드를 동시에 첨가할 수도 있다. 이 반응은 셀룰로오스 에테르 제조 공정의 최종 단계에서 자주 사용되며, 셀룰로오스 에테르가 용해되지 않아 20~25℃의 물로 세척 및 정제가 용이하다. 제품 사용 시, 용액에 알칼리성 물질을 첨가하여 용액의 pH를 알칼리성으로 조절하면 제품이 빠르게 용해된다. 이 방법은 셀룰로오스 에테르 용액을 사용하여 필름을 만든 다음, 그 필름을 처리하여 불용성 필름을 만들 때도 사용할 수 있습니다.
6, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 항효소
이론적으로 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC)와 같은 셀룰로오스 유도체의 효소 저항성은 각 무수글루코스기와 같은 치환기가 견고하게 결합되어 있어 미생물에 의한 분해에 덜 취약하다는 것을 의미합니다. 그러나 실제 완제품에서 치환기 수가 1을 초과하면 효소 분해에 의해 셀룰로오스 사슬 내 각 그룹의 치환 정도가 균일하지 않게 되어 미생물이 치환되지 않은 무수글루코스기를 분해하여 당을 생성하고 이를 영양분으로 흡수할 수 있습니다. 따라서 셀룰로오스의 에테르화 치환도가 증가할수록 셀룰로오스 에테르의 효소적 분해 저항성이 향상됩니다. 통제된 조건 하에서 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(DS=1.9), 메틸셀룰로오스(DS=1.83), 메틸셀룰로오스(DS=1.66) 및 하이드록시에틸셀룰로오스(1.7%)의 잔류 점도는 각각 13.2%, 7.3%, 3.8% 및 1.7%인 것으로 보고되었습니다. 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스는 강력한 항효소성을 가지고 있습니다. 따라서 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스는 우수한 항효소성과 더불어 우수한 분산성, 증점성 및 필름 형성 능력을 갖추고 있어 유화 코팅 등에 적용될 때 일반적으로 방부제를 첨가할 필요가 없습니다. 그러나 용액의 장기 보관이나 외부 오염 가능성을 방지하기 위해 방부제를 첨가할 수 있으며, 방부제의 선택은 용액의 최종 요구 사항에 따라 결정됩니다. 페닐수은 아세트산염과 불화망간 규산염은 효과적인 방부제이지만 독성이 있으므로 주의해서 사용해야 합니다. 일반적으로 용액 1리터당 페닐수은아세트산염 1~5mg을 첨가할 수 있습니다.
7. 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 멤브레인 성능
하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC) 필름은 우수한 필름 특성을 지니고 있습니다. HPMC 수용액 또는 유기 용매 용액을 유리판에 코팅한 후 건조시키면 무색 투명하고 질긴 필름이 형성됩니다. 이 필름은 내습성이 우수하고 고온에서도 고체 상태를 유지합니다. 흡습성 가소제를 첨가하면 신장률과 유연성을 향상시켜 굴곡성을 개선할 수 있으며, 글리세롤, 소르비톨 등의 가소제가 가장 적합합니다. 일반적인 용액 농도는 2~3%이며, 가소제 첨가량은 셀룰로오스 에테르의 10~20%입니다. 가소제 함량이 과다할 경우 고습 환경에서 콜로이드 탈수 수축 현상이 발생할 수 있습니다. 가소제를 첨가한 필름의 인장 강도는 첨가하지 않은 필름보다 훨씬 크며, 첨가량이 증가함에 따라 증가합니다. 이는 필름의 흡습성 또한 가소제 첨가량 증가에 따라 증가하기 때문입니다.
게시 시간: 2022년 9월 8일