Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)is een niet-ionogene, in water oplosbare gemengde cellulose-ether. Het ziet eruit als een wit tot lichtgeel poeder of korrelig materiaal, smaakloos, geurloos, niet-giftig, chemisch stabiel en lost op in water tot een gladde, transparante en viskeuze oplossing. Een van de belangrijkste eigenschappen van hydroxypropylmethylcellulose bij gebruik is dat het de viscositeit van de vloeistof verhoogt. Het verdikkingseffect is afhankelijk van de polymerisatiegraad (DP) van het product, de concentratie cellulose-ether in de waterige oplossing, de schuifsnelheid en de temperatuur van de oplossing. En andere factoren.
01
Vloeibaar type HPMC-waterige oplossing
Over het algemeen kan de spanning van een vloeistof in schuifstroom worden uitgedrukt als een functie van alleen de schuifsnelheid ƒ(γ), zolang deze niet tijdsafhankelijk is. Afhankelijk van de vorm van ƒ(γ) kunnen vloeistoffen worden onderverdeeld in verschillende typen, namelijk: Newtoniaanse vloeistoffen, dilatante vloeistoffen, pseudoplastische vloeistoffen en Bingham-plastische vloeistoffen.
Cellulose-ethers worden onderverdeeld in twee categorieën: de ene is niet-ionische cellulose-ether en de andere is ionische cellulose-ether. Voor de reologie van deze twee soorten cellulose-ethers voerden SC Naik et al. een uitgebreide en systematische vergelijkende studie uit naar hydroxyethylcellulose- en natriumcarboxymethylcellulose-oplossingen. De resultaten toonden aan dat zowel niet-ionische cellulose-etheroplossingen als ionische cellulose-etheroplossingen pseudoplastisch waren. Stromingen, d.w.z. niet-Newtoniaanse stromingen, benaderen Newtoniaanse vloeistoffen alleen bij zeer lage concentraties. De pseudoplasticiteit van hydroxypropylmethylcellulose-oplossing speelt een belangrijke rol bij de toepassing. Bijvoorbeeld, bij toepassing in coatings, neemt de viscositeit van de oplossing af met toenemende schuifsnelheid, vanwege de schuifverdunnende eigenschappen van waterige oplossingen, wat bevorderlijk is voor de uniforme dispersie van pigmentdeeltjes en ook de vloeibaarheid van de coating verhoogt. Het effect is zeer groot; in rust is de viscositeit van de oplossing relatief hoog, waardoor de afzetting van pigmentdeeltjes in de coating effectief wordt voorkomen.
02
HPMC-viscositeitstestmethode
Een belangrijke indicator om het verdikkingseffect van hydroxypropylmethylcellulose te meten, is de schijnbare viscositeit van de waterige oplossing. De meetmethoden voor schijnbare viscositeit omvatten doorgaans de capillaire viscositeitsmethode, de rotatieviscositeitsmethode en de vallende-kogelviscositeitsmethode.
waarbij: de schijnbare viscositeit is, mPa s; K de constante van de viscositeitsmeter is; d de dichtheid van het oplossingsmonster bij 20/20 °C is; t de tijd is die de oplossing nodig heeft om door het bovenste deel van de viscositeitsmeter naar de onderste markering te stromen, s; De tijd wordt gemeten waarin de standaardolie door de viscositeitsmeter stroomt.
De methode van meten met een capillaire viscosimeter is echter lastiger. De viscositeiten van veelcellulose-ethersZijn moeilijk te analyseren met een capillaire viscositeitsmeter, omdat deze oplossingen sporen van onoplosbare stoffen bevatten die alleen worden gedetecteerd wanneer de capillaire viscositeitsmeter geblokkeerd is. Daarom gebruiken de meeste fabrikanten rotatieviscositeitsmeters om de kwaliteit van hydroxypropylmethylcellulose te controleren. Brookfield-viscositeitsmeters worden veel gebruikt in het buitenland en NDJ-viscositeitsmeters in China.
03
Beïnvloedende factoren van de HPMC-viscositeit
3.1 Relatie met de mate van aggregatie
Bij ongewijzigde andere parameters is de viscositeit van de hydroxypropylmethylcellulose-oplossing evenredig met de polymerisatiegraad (DP), het molecuulgewicht of de moleculaire ketenlengte, en neemt toe met de toename van de polymerisatiegraad. Dit effect is sterker bij een lage polymerisatiegraad dan bij een hoge polymerisatiegraad.
3.2 Verband tussen viscositeit en concentratie
De viscositeit van hydroxypropylmethylcellulose neemt toe met de toename van de concentratie van het product in de waterige oplossing. Zelfs een kleine verandering in de concentratie zal een grote verandering in de viscositeit veroorzaken. Met de nominale viscositeit van hydroxypropylmethylcellulose wordt het effect van de verandering in de oplossingsconcentratie op de viscositeit van de oplossing steeds duidelijker.
3.3 Verband tussen viscositeit en schuifsnelheid
Hydroxypropylmethylcellulose in water heeft de eigenschap van afschuifverdunning. Hydroxypropylmethylcellulose met verschillende nominale viscositeiten wordt bereid in een 2% waterige oplossing en de viscositeit bij verschillende afschuifsnelheden wordt respectievelijk gemeten. De resultaten zijn als volgt, zoals weergegeven in de afbeelding. Bij lage afschuifsnelheden veranderde de viscositeit van de hydroxypropylmethylcellulose-oplossing niet significant. Bij toenemende afschuifsnelheden nam de viscositeit van de hydroxypropylmethylcellulose-oplossing met een hogere nominale viscositeit duidelijker af, terwijl de viscositeit van de oplossing met een lage viscositeit niet duidelijk afnam.
3.4 Verband tussen viscositeit en temperatuur
De viscositeit van de hydroxypropylmethylcellulose-oplossing wordt sterk beïnvloed door de temperatuur. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de viscositeit van de oplossing af. Zoals weergegeven in de afbeelding, wordt deze bereid tot een waterige oplossing met een concentratie van 2% en wordt de verandering van de viscositeit bij temperatuurstijging gemeten.
3.5 Andere beïnvloedende factoren
De viscositeit van de waterige oplossing van hydroxypropylmethylcellulose wordt ook beïnvloed door additieven in de oplossing, de pH-waarde van de oplossing en microbiële afbraak. Om een betere viscositeit te verkrijgen of de gebruikskosten te verlagen, is het doorgaans noodzakelijk om reologiemodificatoren, zoals klei, gemodificeerde klei, polymeerpoeder, zetmeelether en alifatisch copolymeer, toe te voegen aan de waterige oplossing van hydroxypropylmethylcellulose. Ook elektrolyten zoals chloride, bromide, fosfaat, nitraat, enz. kunnen aan de waterige oplossing worden toegevoegd. Deze additieven beïnvloeden niet alleen de viscositeitseigenschappen van de waterige oplossing, maar ook andere toepassingseigenschappen van hydroxypropylmethylcellulose, zoals waterretentie, weerstand tegen uitzakken, enz.
De viscositeit van de waterige oplossing van hydroxypropylmethylcellulose wordt vrijwel niet beïnvloed door zuur en alkali en is over het algemeen stabiel in het bereik van 3 tot 11. Het is bestand tegen een bepaalde hoeveelheid zwakke zuren, zoals mierenzuur, azijnzuur, fosforzuur, boorzuur, citroenzuur, enz. Geconcentreerd zuur verlaagt echter de viscositeit. Natronloog, kaliumhydroxide, kalkwater, enz. hebben er echter weinig effect op. Vergeleken met andere cellulose-ethers,hydroxypropylmethylcelluloseWaterige oplossing heeft een goede antimicrobiële stabiliteit, de belangrijkste reden hiervoor is dat hydroxypropylmethylcellulose hydrofobe groepen heeft met een hoge mate van substitutie en sterische hindering van groepen. Omdat de substitutiereactie echter meestal niet uniform is, wordt de ongesubstitueerde anhydroglucose-eenheid het gemakkelijkst geërodeerd door micro-organismen, wat resulteert in de afbraak van cellulose-ethermoleculen en ketensplitsing. De prestatie is dat de schijnbare viscositeit van de waterige oplossing afneemt. Als het nodig is om de waterige oplossing van hydroxypropylmethylcellulose gedurende lange tijd te bewaren, is het raadzaam om een spoorhoeveelheid antischimmelmiddel toe te voegen, zodat de viscositeit niet significant verandert. Bij het kiezen van antischimmelmiddelen, conserveermiddelen of fungiciden moet u letten op de veiligheid en producten kiezen die niet giftig zijn voor het menselijk lichaam, stabiele eigenschappen hebben en geurloos zijn, zoals DOW Chem's AMICAL fungiciden, CANGUARD64 conserveermiddelen, FUELSAVER bacteriemiddelen en andere producten. kunnen een overeenkomstige rol spelen.
Plaatsingstijd: 28-04-2024