हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजचे गुणधर्म

हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज (HPMC) हा एक प्रकारचा नॉन-आयनिक सेल्युलोज मिश्रित इथर आहे. आयनिक मेथिल कार्बोक्सिमेथिल सेल्युलोज मिश्रित इथरच्या विपरीत, तो जड धातूंशी अभिक्रिया करत नाही. हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजमधील मेथॉक्सिल आणि हायड्रॉक्सीप्रोपिल घटकांच्या वेगवेगळ्या गुणोत्तरांमुळे आणि वेगवेगळ्या स्निग्धतेमुळे, त्याचे विविध गुणधर्म असलेले अनेक प्रकार आढळतात. उदाहरणार्थ, उच्च मेथॉक्सिल प्रमाण आणि कमी हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रमाण असलेल्या प्रकाराची कार्यक्षमता मेथिल सेल्युलोजच्या जवळपास असते, तर कमी मेथॉक्सिल प्रमाण आणि उच्च हायड्रॉक्सीप्रोपिल प्रमाण असलेल्या प्रकाराची कार्यक्षमता हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजच्या जवळपास असते. तथापि, प्रत्येक प्रकारात, जरी हायड्रॉक्सीप्रोपिल गटाचे किंवा मेथॉक्सिल गटाचे प्रमाण कमी असले तरी, सेंद्रिय द्रावकांमधील विद्राव्यता किंवा जलीय द्रावणांमधील स्कंदन तापमानात मोठे फरक आढळतात.

(1) हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजचे विद्राव्यता गुणधर्म

① हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजची पाण्यातील विद्राव्यता: हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज हे खरे तर प्रोपिलीन ऑक्साईड (मेथॉक्सीप्रोपिलीन) द्वारे सुधारित केलेले एक प्रकारचे मेथिलसेल्युलोज आहे, त्यामुळे त्याचे गुणधर्म मेथिलसेल्युलोजसारखेच आहेत. सेल्युलोजमध्ये थंड पाण्यात विद्राव्यता आणि गरम पाण्यात अविद्राव्यता ही समान वैशिष्ट्ये आहेत. तथापि, सुधारित हायड्रॉक्सीप्रोपिल गटामुळे, गरम पाण्यातील त्याचे जेलेशन तापमान मेथिलसेल्युलोजपेक्षा खूप जास्त असते. उदाहरणार्थ, २% मेथॉक्सी घटक, प्रतिस्थापन अंश DS=०.७३ आणि हायड्रॉक्सीप्रोपिल घटक MS=०.४६ असलेल्या हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजच्या जलीय द्रावणाची चिकटपणा २०°C तापमानावर ५०० mpa·s असतो आणि त्याचे जेल तापमान जवळपास १००°C पर्यंत पोहोचू शकते, तर त्याच तापमानावर मेथिलसेल्युलोजचे तापमान फक्त सुमारे ५५°C असते. पाण्यातील त्याच्या विद्राव्यतेमध्येही मोठ्या प्रमाणात सुधारणा झाली आहे. उदाहरणार्थ, चूर्ण केलेले हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज (20°C तापमानावर 0.2~0.5 मिमी दाणेदार आकार आणि 4% जलीय द्रावणाची 2pa•s श्यानता) खरेदी करता येते. खोलीच्या तापमानावर, ते थंड न करता पाण्यात सहज विरघळते.

2.1 पेक्षा जास्त असलेल्या उत्पादनांसाठी, उच्च-स्निग्धता असलेले हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज, ज्यामध्ये हायड्रॉक्सीप्रोपिल MS=1.5~1.8 आणि मेथॉक्सी DS=0.2~1.0 असते आणि एकूण प्रतिस्थापनाची पातळी 1.8 पेक्षा जास्त असते, ते निर्जल मिथेनॉल आणि इथेनॉलच्या द्रावणांमध्ये मध्यम प्रमाणात विरघळते, तसेच ते थर्मोप्लास्टिक आणि पाण्यात विरघळणारे आहे. ते मिथिलीन क्लोराईड आणि क्लोरोफॉर्म सारख्या क्लोरीनयुक्त हायड्रोकार्बन्समध्ये आणि ॲसिटोन, आयसोप्रोपेनॉल आणि डायॲसिटोन अल्कोहोल सारख्या सेंद्रिय द्रावकांमध्ये देखील विरघळते. सेंद्रिय द्रावकांमधील त्याची विद्राव्यता पाण्यातील विद्राव्यतेपेक्षा चांगली आहे.

(2) हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजच्या स्निग्धतेवर परिणाम करणारे घटक. हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजच्या स्निग्धतेचे मानक निर्धारण इतर सेल्युलोज इथर्सप्रमाणेच केले जाते आणि ते 20°C तापमानावर 2% जलीय द्रावणाला मानक मानून मोजले जाते. त्याच उत्पादनाची स्निग्धता सांद्रता वाढल्याने वाढते. समान सांद्रतेवर वेगवेगळ्या रेणूभारांच्या उत्पादनांसाठी, जास्त रेणूभार असलेल्या उत्पादनाची स्निग्धता जास्त असते. तापमानासोबतचा त्याचा संबंध मेथिलसेल्युलोजसारखाच आहे. जेव्हा तापमान वाढते, तेव्हा स्निग्धता कमी होऊ लागते, परंतु जेव्हा ते एका विशिष्ट तापमानाला पोहोचते,

श्यानता अचानक वाढते आणि जेल तयार होते. कमी श्यानता असलेल्या उत्पादनांचे जेल तापमान जास्त असते. त्याचा जेल बिंदू केवळ इथरच्या श्यानतेशीच संबंधित नाही, तर इथरमधील मेथॉक्सिल गट आणि हायड्रॉक्सीप्रोपिल गटाच्या रचना गुणोत्तराशी आणि एकूण प्रतिस्थापन अंशाच्या आकाराशी देखील संबंधित आहे. हे लक्षात घेतले पाहिजे की हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज देखील स्यूडोप्लास्टिक आहे, आणि एंजाइमेटिक विघटनाची शक्यता वगळता, त्याचे द्रावण श्यानतेमध्ये कोणताही ऱ्हास न होता खोलीच्या तापमानाला स्थिर राहते.

(3) हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजची क्षार सहनशीलता: हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज हे एक नॉन-आयनिक इथर असल्यामुळे, इतर आयनिक सेल्युलोज इथर्सच्या विपरीत, ते पाण्याच्या माध्यमात आयनीकृत होत नाही. उदाहरणार्थ, कार्बोक्सीमेथिल सेल्युलोज जड धातूंच्या आयनांशी अभिक्रिया करते आणि द्रावणात अवक्षेपित होते. क्लोराईड, ब्रोमाइड, फॉस्फेट, नायट्रेट इत्यादी सामान्य क्षार त्याच्या जलीय द्रावणात टाकल्यावर अवक्षेपित होत नाहीत. तथापि, क्षार टाकल्याने त्याच्या जलीय द्रावणाच्या फ्लॉक्युलेशन तापमानावर काही परिणाम होतो. जेव्हा क्षारांची सांद्रता वाढते, तेव्हा जेलचे तापमान कमी होते. जेव्हा क्षारांची सांद्रता फ्लॉक्युलेशन बिंदूच्या खाली असते, तेव्हा द्रावणाची चिकटपणा वाढण्याची प्रवृत्ती असते. म्हणून, वापरामध्ये, ठराविक प्रमाणात क्षार टाकल्याने अधिक किफायतशीरपणे घट्टपणा आणता येतो. त्यामुळे, काही उपयोगांमध्ये, घट्टपणा आणण्यासाठी जास्त सांद्रतेच्या इथर द्रावणाऐवजी सेल्युलोज इथर आणि क्षारांचे मिश्रण वापरणे अधिक चांगले ठरते.

(4) हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजची आम्ल आणि अल्कली प्रतिरोधकता: हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज सामान्यतः आम्ल आणि अल्कलींसाठी स्थिर असते आणि pH २~१२ च्या मर्यादेत त्यावर परिणाम होत नाही. ते फॉर्मिक ॲसिड, ॲसिटिक ॲसिड, सायट्रिक ॲसिड, सक्सिनिक ॲसिड, फॉस्फोरिक ॲसिड, बोरिक ॲसिड इत्यादींसारख्या सौम्य आम्लांचा ठराविक प्रमाणात सामना करू शकते. परंतु, तीव्र आम्लामुळे त्याची चिकटपणा कमी होतो. कॉस्टिक सोडा, कॉस्टिक पोटॅश आणि चुन्याचे पाणी यांसारख्या अल्कलींचा त्यावर कोणताही परिणाम होत नाही, परंतु त्या द्रावणाचा चिकटपणा किंचित वाढवू शकतात आणि नंतर हळूहळू कमी करू शकतात.

(5) हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजची मिश्रणीयता: हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजचे द्रावण पाण्यात विरघळणाऱ्या पॉलिमर संयुगांमध्ये मिसळून उच्च स्निग्धतेचे एकसमान, पारदर्शक द्रावण तयार करता येते. या पॉलिमर संयुगांमध्ये पॉलिथिलीन ग्लायकॉल, पॉलिव्हिनिल ॲसिटेट, पॉलिसिलिकॉन, पॉलिमेथिलव्हिनिलसिलोक्सेन, हायड्रॉक्सीइथिल सेल्युलोज आणि मेथिलसेल्युलोज यांचा समावेश होतो. गम अरेबिक, लोकोस्ट बीन गम, करया गम इत्यादींसारख्या नैसर्गिक उच्च रेणवीय संयुगांची देखील त्याच्या द्रावणाशी चांगली सुसंगतता असते. हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज हे स्टिअरिक ॲसिड किंवा पामिटिक ॲसिडच्या मॅनिटॉल एस्टर किंवा सॉर्बिटॉल एस्टरमध्ये, तसेच ग्लिसरीन, सॉर्बिटॉल आणि मॅनिटॉलमध्ये देखील मिसळले जाऊ शकते, आणि ही संयुगे सेल्युलोजसाठी हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज प्लॅस्टिसायझर म्हणून वापरली जाऊ शकतात.

(6) हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजचे अविद्राव्य, पाण्यात विरघळणारे सेल्युलोज इथर्स पृष्ठभागावर अल्डीहाइड्ससोबत क्रॉस-लिंक केले जाऊ शकतात, ज्यामुळे हे पाण्यात विरघळणारे इथर्स द्रावणात अवक्षेपित होतात आणि पाण्यात अविद्राव्य बनतात. हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजला अविद्राव्य बनवणाऱ्या अल्डीहाइड्समध्ये फॉर्मल्डिहाइड, ग्लायऑक्सल, सक्सिनिक अल्डीहाइड, ॲडिपाल्डिहाइड इत्यादींचा समावेश होतो. फॉर्मल्डिहाइड वापरताना, द्रावणाच्या pH मूल्याकडे विशेष लक्ष दिले पाहिजे, ज्यापैकी ग्लायऑक्सल अधिक वेगाने अभिक्रिया करतो, म्हणून औद्योगिक उत्पादनात ग्लायऑक्सलचा सामान्यतः क्रॉसलिंकिंग एजंट म्हणून वापर केला जातो. द्रावणातील या प्रकारच्या क्रॉस-लिंकिंग एजंटचे प्रमाण इथरच्या वस्तुमानाच्या ०.२%~१०% असते, प्राधान्याने ७%~१०%, उदाहरणार्थ, ३.३%~६% ग्लायऑक्सल सर्वात योग्य आहे. साधारणपणे, उपचार

तापमान ०~३०℃ आणि वेळ १~१२० मिनिटे आहे. क्रॉस-लिंकिंग अभिक्रिया आम्लयुक्त परिस्थितीत पार पाडणे आवश्यक आहे. सामान्यतः, द्रावणाचा pH सुमारे २~६, शक्यतो ४~६ च्या दरम्यान समायोजित करण्यासाठी, प्रथम त्यात अजैविक तीव्र आम्ल किंवा सेंद्रिय कार्बोक्सिलिक आम्ल टाकले जाते आणि नंतर क्रॉस-लिंकिंग अभिक्रिया पार पाडण्यासाठी अल्डीहाइड्स टाकले जातात. वापरल्या जाणाऱ्या आम्लांमध्ये हायड्रोक्लोरिक आम्ल, सल्फ्यूरिक आम्ल, फॉस्फोरिक आम्ल, फॉर्मिक आम्ल, ऍसिटिक आम्ल, हायड्रॉक्सीऍसिटिक आम्ल, सक्सिनिक आम्ल किंवा सायट्रिक आम्ल इत्यादींचा समावेश होतो, ज्यामध्ये फॉर्मिक आम्ल किंवा ऍसिटिक आम्ल वापरणे उचित आहे आणि फॉर्मिक आम्ल सर्वोत्तम आहे. इच्छित pH मर्यादेत द्रावणामध्ये क्रॉस-लिंकिंग अभिक्रिया घडून येण्यासाठी आम्ल आणि अल्डीहाइड एकाच वेळी देखील टाकले जाऊ शकतात. ही अभिक्रिया अनेकदा सेल्युलोज इथर्सच्या निर्मिती प्रक्रियेतील अंतिम उपचार प्रक्रियेत वापरली जाते. सेल्युलोज इथर अविद्राव्य झाल्यावर, त्याचा वापर करणे सोयीचे ठरते.

धुलाई आणि शुद्धीकरणासाठी २०~२५℃ तापमानाचे पाणी. उत्पादन वापरात असताना, द्रावणाचा pH अल्कधर्मी करण्यासाठी त्यात अल्कधर्मी पदार्थ मिसळता येतात, ज्यामुळे उत्पादन द्रावणात लवकर विरघळते. सेल्युलोज इथरच्या द्रावणापासून फिल्म बनवल्यानंतर, तिला अविद्राव्य फिल्म बनवण्यासाठी तिच्यावर प्रक्रिया करण्याकरिता देखील ही पद्धत लागू होते.

(7) हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजचा एन्झाइम प्रतिकार सैद्धांतिकदृष्ट्या सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्हजसारखा असतो, जसे की प्रत्येक ॲनहायड्रोग्लुकोज गटाला जर एक घट्टपणे जोडलेला प्रतिस्थापक गट असेल, तर त्याला सूक्ष्मजीवांद्वारे संसर्ग होणे सोपे नसते, परंतु प्रत्यक्षात जेव्हा तयार उत्पादनातील प्रतिस्थापनाचे मूल्य 1 पेक्षा जास्त होते, तेव्हा त्याचे एन्झाइम्सद्वारे विघटन होते, याचा अर्थ असा की सेल्युलोज साखळीवरील प्रत्येक गटाच्या प्रतिस्थापनाची पातळी पुरेशी एकसमान नसते आणि सूक्ष्मजीव अप्रतिस्थापित ॲनहायड्रोग्लुकोज गटाचे क्षरण करून शर्करा तयार करू शकतात, जे सूक्ष्मजीवांना शोषणासाठी पोषक म्हणून उपयोगी पडते. म्हणून, जर सेल्युलोजच्या इथरीकरण प्रतिस्थापनाची पातळी वाढली, तर सेल्युलोज इथरचा एन्झाइमॅटिक क्षरणाला असलेला प्रतिकार देखील वाढेल. अहवालानुसार, नियंत्रित परिस्थितीत, एन्झाइम्सच्या हायड्रोलिसिसच्या परिणामांनुसार, हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज (DS=1.9) ची अवशिष्ट स्निग्धता १३.२%, मेथिलसेल्युलोज (DS=1.83) ची ७.३%, मेथिलसेल्युलोज (DS=1.66) ची ३.८% आणि हायड्रॉक्सीइथिल सेल्युलोजची १.७% आहे. यावरून असे दिसून येते की हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजमध्ये एन्झाइम-विरोधी तीव्र क्षमता आहे. त्यामुळे, हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजचा उत्कृष्ट एन्झाइम-प्रतिरोध, तसेच त्याचे चांगले विखुरण्याचे गुणधर्म, घट्ट करण्याची आणि फिल्म तयार करण्याची क्षमता यांमुळे, त्याचा उपयोग वॉटर-इमल्शन कोटिंग्ज इत्यादींमध्ये केला जातो आणि सामान्यतः त्यात संरक्षक पदार्थ घालण्याची आवश्यकता नसते. तथापि, द्रावणाच्या दीर्घकालीन साठवणुकीसाठी किंवा बाहेरील संभाव्य दूषिततेसाठी, खबरदारी म्हणून संरक्षक पदार्थ घालता येतात आणि त्याची निवड द्रावणाच्या अंतिम गरजेनुसार निश्चित केली जाऊ शकते. फेनिलमरक्युरीक ॲसिटेट आणि मॅंगनीज फ्लोरोसिलिकेट हे प्रभावी परिरक्षक आहेत, परंतु ते सर्व विषारी आहेत, त्यामुळे त्यांचा वापर करताना काळजी घेणे आवश्यक आहे. साधारणपणे, प्रति लिटर मात्रेसाठी द्रावणात १~५ मिग्रॅ फेनिलमरक्युरी ॲसिटेट मिसळले जाऊ शकते.

(8) हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोज फिल्मची कार्यक्षमता: हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजमध्ये उत्कृष्ट फिल्म-निर्मितीचे गुणधर्म आहेत. त्याचे जलीय द्रावण किंवा सेंद्रिय द्रावकातील द्रावण काचेच्या प्लेटवर लेपले असता, ते वाळल्यावर रंगहीन आणि पारदर्शक होते. तसेच एक मजबूत फिल्म तयार होते. यात चांगला ओलावा-प्रतिरोध असतो आणि ते उच्च तापमानातही घन अवस्थेत राहते. जर आर्द्रताशोषक प्लॅस्टिसायझर मिसळला, तर त्याची ताणण्याची क्षमता आणि लवचिकता वाढवता येते. लवचिकता सुधारण्याच्या बाबतीत, ग्लिसरीन आणि सॉर्बिटॉलसारखे प्लॅस्टिसायझर सर्वात योग्य आहेत. साधारणपणे, द्रावणाची संहती २%~३% असते आणि प्लॅस्टिसायझरचे प्रमाण सेल्युलोज इथरच्या १०%~२०% असते. जर प्लॅस्टिसायझरचे प्रमाण खूप जास्त असेल, तर उच्च आर्द्रतेमुळे कलिल निर्जलीकरण आकुंचन (colloidal dehydration shrinkage) होईल. फिल्मची ताणशक्ती...

प्लास्टिसायझर न वापरलेल्या फिल्मच्या तुलनेत, प्लास्टिसायझर मिसळल्यावर आर्द्रता शोषण्याची क्षमता खूप जास्त असते आणि त्याचे प्रमाण वाढल्याने ही क्षमता वाढते. फिल्मची आर्द्रता शोषण्याची क्षमता देखील प्लास्टिसायझरचे प्रमाण वाढल्याने वाढते.