Hidroksipropilmetilceliuliozė (HPMC)yra nejoninis, vandenyje tirpus mišrus celiuliozės eteris. Išvaizda – balti arba šiek tiek gelsvi milteliai arba granuliuota medžiaga, beskonis, bekvapis, netoksiškas, chemiškai stabilus, tirpsta vandenyje ir sudaro lygų, skaidrų ir klampų tirpalą. Viena iš svarbiausių hidroksipropilmetilceliuliozės savybių yra ta, kad ji padidina skysčio klampumą. Tirštėjimo efektas priklauso nuo produkto polimerizacijos laipsnio (DP), celiuliozės eterio koncentracijos vandeniniame tirpale, šlyties greičio, tirpalo temperatūros ir kitų veiksnių.
01
Skysto tipo HPMC vandeninis tirpalas
Apskritai skysčio įtempis šlyties sraute gali būti išreikštas tik kaip šlyties greičio ƒ(γ) funkcija, jei tik jis nepriklauso nuo laiko. Priklausomai nuo ƒ(γ) formos, skysčius galima suskirstyti į skirtingus tipus: Niutono skysčius, dilatantinius skysčius, pseudoplastinius skysčius ir Bingamo plastinius skysčius.
Celiuliozės eteriai skirstomi į dvi kategorijas: viena yra nejoninis celiuliozės eteris ir kita – joninis celiuliozės eteris. Šių dviejų tipų celiuliozės eterių reologiją SC Naik ir kt. atliko išsamų ir sistemingą lyginamąjį hidroksietilceliuliozės ir natrio karboksimetilceliuliozės tirpalų tyrimą. Rezultatai parodė, kad tiek nejoniniai, tiek joniniai celiuliozės eterių tirpalai yra pseudoplastiniai. Srautai, t. y. neniutoniniai srautai, priartėja prie Niutono skysčių tik esant labai mažoms koncentracijoms. Hidroksipropilmetilceliuliozės tirpalo pseudoplastiškumas vaidina svarbų vaidmenį jį taikant. Pavyzdžiui, kai jis naudojamas dangose, dėl vandeninių tirpalų šlyties retinimo savybių tirpalo klampumas mažėja didėjant šlyties greičiui, o tai skatina tolygų pigmento dalelių išsisklaidymą, taip pat padidina dangos takumą. Poveikis yra labai didelis; ramybės būsenoje tirpalo klampumas yra santykinai didelis, o tai veiksmingai apsaugo nuo pigmento dalelių nusėdimo dangoje.
02
HPMC klampumo bandymo metodas
Svarbus rodiklis, matuojantis hidroksipropilmetilceliuliozės tirštinimo efektą, yra vandeninio tirpalo tariamoji klampa. Matomosios klampos matavimo metodai paprastai apima kapiliarinės klampos metodą, sukimosi klampos metodą ir krintančio rutulio klampos metodą.
kur: yra tariamoji klampa, mPa·s; K yra viskozimetro konstanta; d yra tirpalo mėginio tankis esant 20/20 °C temperatūrai; t yra laikas, per kurį tirpalas praeina per viršutinę viskozimetro dalį iki apatinės žymės, s; Matuojamas laikas, per kurį standartinė alyva teka per viskozimetrą.
Tačiau kapiliarinio viskozimetro matavimo metodas yra sudėtingesnis. Daugelio klampumasceliuliozės eteriaisunku analizuoti naudojant kapiliarinį viskozimetrą, nes šiuose tirpaluose yra netirpių medžiagų pėdsakų, kurie aptinkami tik užblokavus kapiliarinį viskozimetrą. Todėl dauguma gamintojų hidroksipropilmetilceliuliozės kokybei kontroliuoti naudoja rotacinius viskozimetrus. Užsienio šalyse dažniausiai naudojami „Brookfield“ viskozimetrai, o Kinijoje – NDJ viskozimetrai.
03
HPMC klampumo įtakingi veiksniai
3.1 Ryšys su agregavimo laipsniu
Kai kiti parametrai nekinta, hidroksipropilmetilceliuliozės tirpalo klampumas yra proporcingas polimerizacijos laipsniui (DP) arba molekulinei masei, arba molekulinės grandinės ilgiui ir didėja didėjant polimerizacijos laipsniui. Šis poveikis yra ryškesnis esant žemam polimerizacijos laipsniui nei esant aukštam polimerizacijos laipsniui.
3.2 Klampos ir koncentracijos ryšys
Hidroksipropilmetilceliuliozės klampumas didėja didėjant produkto koncentracijai vandeniniame tirpale. Net nedidelis koncentracijos pokytis sukels didelį klampumo pokytį. Esant nominaliam hidroksipropilmetilceliuliozės klampumui, tirpalo koncentracijos pokyčio poveikis tirpalo klampumui yra vis akivaizdesnis.
3.3 Klampos ir šlyties greičio ryšys
Hidroksipropilmetilceliuliozės vandeninis tirpalas pasižymi retėjimo savybe. Skirtingo nominalios klampos hidroksipropilmetilceliuliozė paruošiama į 2 % vandeninį tirpalą ir atitinkamai matuojama jos klampa esant skirtingiems šlyties greičiams. Rezultatai pateikti paveikslėlyje. Esant mažam šlyties greičiui, hidroksipropilmetilceliuliozės tirpalo klampa reikšmingai nepakito. Didėjant šlyties greičiui, didesnio nominalios klampos hidroksipropilmetilceliuliozės tirpalo klampa sumažėjo labiau, o mažo klampumo tirpalo – pastebimai nesumažėjo.
3.4 Klampos ir temperatūros ryšys
Hidroksipropilmetilceliuliozės tirpalo klampumą labai veikia temperatūra. Kylant temperatūrai, tirpalo klampumas mažėja. Kaip parodyta paveikslėlyje, jis paruošiamas į 2 % koncentracijos vandeninį tirpalą ir matuojamas klampumo pokytis kylant temperatūrai.
3.5 Kiti įtakos veiksniai
Hidroksipropilmetilceliuliozės vandeninio tirpalo klampumą taip pat veikia tirpale esantys priedai, tirpalo pH vertė ir mikrobų skaidymas. Paprastai, norint pagerinti klampumo savybes arba sumažinti naudojimo sąnaudas, į vandeninį hidroksipropilmetilceliuliozės tirpalą reikia įpilti reologinių modifikatorių, tokių kaip molis, modifikuotas molis, polimerų milteliai, krakmolo eteris ir alifatinis kopolimeras, taip pat į vandeninį tirpalą galima įpilti elektrolitų, tokių kaip chloridas, bromidas, fosfatas, nitratas ir kt. Šie priedai paveiks ne tik vandeninio tirpalo klampumo savybes, bet ir kitas hidroksipropilmetilceliuliozės naudojimo savybes, tokias kaip vandens sulaikymas, atsparumas deformacijai ir kt.
Hidroksipropilmetilceliuliozės vandeninio tirpalo klampumui rūgštis ir šarmai beveik neturi įtakos, jis paprastai yra stabilus 3–11 intervale. Jis gali atlaikyti tam tikrą kiekį silpnų rūgščių, tokių kaip skruzdžių rūgštis, acto rūgštis, fosforo rūgštis, boro rūgštis, citrinų rūgštis ir kt. Tačiau koncentruota rūgštis sumažins klampumą. Tačiau kaustinė soda, kalio hidroksidas, kalkių vanduo ir kt. mažai veikia. Palyginti su kitais celiuliozės eteriais,hidroksipropilmetilceliuliozėVandeninis tirpalas pasižymi geru antimikrobiniu stabilumu, pagrindinė to priežastis yra ta, kad hidroksipropilmetilceliuliozė turi hidrofobines grupes su dideliu pakeitimo laipsniu ir steriniu grupių trukdymu. Tačiau kadangi pakeitimo reakcija paprastai nėra vienoda, mikroorganizmai lengviausiai ardo nepakeistą anhidrogliukozės vienetą, dėl to suyra celiuliozės eterio molekulės ir skyla grandinė. Veikimas yra tas, kad sumažėja tariamasis vandeninio tirpalo klampumas. Jei hidroksipropilmetilceliuliozės vandeninį tirpalą reikia laikyti ilgą laiką, rekomenduojama į jį įpilti nedidelį kiekį priešgrybelinio agento, kad klampumas reikšmingai nepasikeistų. Renkantis priešgrybelinius agentus, konservantus ar fungicidus, reikėtų atkreipti dėmesį į saugumą ir rinktis produktus, kurie nėra toksiški žmogaus organizmui, turi stabilias savybes ir yra bekvapiai, pavyzdžiui, DOW Chem AMICAL fungicidai, CANGUARD64 konservantai, FUELSAVER bakterijų agentai ir kiti produktai, kurie gali atlikti atitinkamą vaidmenį.
Įrašo laikas: 2024 m. balandžio 28 d.