Hydroksypropylmetylcellulose (HPMC)er en ikke-ionisk, vannløselig celluloseeter. Utseendet er et hvitt til svakt gult pulver eller granulært materiale, smakløst, luktfritt, giftfritt, kjemisk stabilt og løses opp i vann for å danne en glatt, gjennomsiktig og viskøs løsning. En av de viktigste egenskapene til hydroksypropylmetylcellulose i bruk er at den øker væskens viskositet. Fortykningseffekten avhenger av produktets polymerisasjonsgrad (DP), konsentrasjonen av celluloseeter i den vandige løsningen, skjærhastigheten og løsningstemperaturen. Og andre faktorer.
01
Væsketype av HPMC vandig løsning
Generelt kan spenningen til en væske i skjærstrøm uttrykkes som en funksjon av kun skjærhastigheten ƒ(γ), så lenge den ikke er tidsavhengig. Avhengig av formen til ƒ(γ), kan væsker deles inn i forskjellige typer, nemlig: Newtonske væsker, dilatante væsker, pseudoplastiske væsker og Bingham-plastiske væsker.
Celluloseetere er delt inn i to kategorier: den ene er ikke-ionisk celluloseeter og den andre er ionisk celluloseeter. For reologien til disse to typene celluloseetere utførte SC Naik et al. en omfattende og systematisk sammenlignende studie av hydroksyetylcellulose- og natriumkarboksymetylcelluloseløsninger. Resultatene viste at både ikke-ioniske celluloseeterløsninger og ioniske celluloseeterløsninger var pseudoplastiske. Strømninger, dvs. ikke-newtonske strømninger, nærmer seg Newtonske væsker bare ved svært lave konsentrasjoner. Pseudoplastisiteten til hydroksypropylmetylcelluloseløsningen spiller en viktig rolle i påføringen. For eksempel, når den påføres i belegg, på grunn av skjærfortynningsegenskapene til vandige løsninger, avtar viskositeten til løsningen med økende skjærhastighet, noe som bidrar til jevn dispersjon av pigmentpartikler, og øker også beleggets fluiditet. Effekten er veldig stor; mens den er i ro, er viskositeten til løsningen relativt stor, noe som effektivt forhindrer avsetning av pigmentpartikler i belegget.
02
HPMC-viskositetstestmetode
En viktig indikator for å måle fortykningseffekten av hydroksypropylmetylcellulose er den tilsynelatende viskositeten til den vandige løsningen. Målemetoder for tilsynelatende viskositet inkluderer vanligvis kapillærviskositetsmetoden, rotasjonsviskositetsmetoden og fallende ballviskositetsmetode.
hvor: er den tilsynelatende viskositeten, mPa s; K er viskosimeterkonstanten; d er tettheten til løsningsprøven ved 20/20 °C; t er tiden det tar for løsningen å passere gjennom den øvre delen av viskosimeteret til bunnmerket, s; Tiden standardoljen strømmer gjennom viskosimeteret måles.
Imidlertid er metoden med måling med kapillærviskosimeter mer problematisk. Viskositetene til mangecelluloseetereer vanskelige å analysere ved hjelp av et kapillærviskosimeter fordi disse løsningene inneholder spormengder av uløselig materiale som bare oppdages når kapillærviskosimeteret er blokkert. Derfor bruker de fleste produsenter rotasjonsviskosimetre for å kontrollere kvaliteten på hydroksypropylmetylcellulose. Brookfield-viskosimetre brukes ofte i utlandet, og NDJ-viskosimetere brukes i Kina.
03
Påvirkende faktorer for HPMC-viskositet
3.1 Forholdet til aggregeringsgraden
Når andre parametere forblir uendret, er viskositeten til hydroksypropylmetylcelluloseløsningen proporsjonal med polymerisasjonsgraden (DP) eller molekylvekten eller molekylkjedelengden, og øker med økende polymerisasjonsgrad. Denne effekten er mer uttalt ved lav polymerisasjonsgrad enn ved høy polymerisasjonsgrad.
3.2 Forholdet mellom viskositet og konsentrasjon
Viskositeten til hydroksypropylmetylcellulose øker med økende konsentrasjon av produktet i den vandige løsningen. Selv en liten konsentrasjonsendring vil forårsake en stor endring i viskositet. Med den nominelle viskositeten til hydroksypropylmetylcellulose blir effekten av endringen i løsningskonsentrasjon på løsningens viskositet mer og mer åpenbar.
3.3 Forholdet mellom viskositet og skjærhastighet
Vandig hydroksypropylmetylcelluloseløsning har egenskapen til skjærtynning. Hydroksypropylmetylcellulose med forskjellig nominell viskositet tilberedes i 2 % vandig løsning, og viskositeten ved forskjellige skjærhastigheter måles henholdsvis. Resultatene er som følger: Som vist i figuren. Ved lav skjærhastighet endret ikke viskositeten til hydroksypropylmetylcelluloseløsningen seg betydelig. Med økningen av skjærhastigheten minket viskositeten til hydroksypropylmetylcelluloseløsningen med høyere nominell viskositet mer markert, mens løsningen med lav viskositet ikke minket markert.
3.4 Forholdet mellom viskositet og temperatur
Viskositeten til hydroksypropylmetylcelluloseløsningen påvirkes i stor grad av temperaturen. Når temperaturen øker, synker løsningens viskositet. Som vist i figuren, fremstilles den til en vandig løsning med en konsentrasjon på 2 %, og endringen i viskositet med økningen av temperaturen måles.
3.5 Andre påvirkningsfaktorer
Viskositeten til den vandige løsningen av hydroksypropylmetylcellulose påvirkes også av tilsetningsstoffer i løsningen, løsningens pH-verdi og mikrobiell nedbrytning. For å oppnå bedre viskositetsytelse eller redusere brukskostnadene er det vanligvis nødvendig å tilsette reologimodifikatorer, som leire, modifisert leire, polymerpulver, stivelseseter og alifatisk kopolymer, til den vandige løsningen av hydroksypropylmetylcellulose, og elektrolytter som klorid, bromid, fosfat, nitrat osv. kan også tilsettes den vandige løsningen. Disse tilsetningsstoffene vil ikke bare påvirke viskositetsegenskapene til den vandige løsningen, men også påvirke andre bruksegenskaper til hydroksypropylmetylcellulose, som vannretensjon, sigemotstand osv.
Viskositeten til den vandige løsningen av hydroksypropylmetylcellulose påvirkes nesten ikke av syre og alkali, og er generelt stabil i området 3 til 11. Den tåler en viss mengde svake syrer, som maursyre, eddiksyre, fosforsyre, borsyre, sitronsyre, etc. Konsentrert syre vil imidlertid redusere viskositeten. Men kaustisk soda, kaliumhydroksid, kalkvann, etc. har liten effekt på den. Sammenlignet med andre celluloseetere,hydroksypropylmetylcelluloseVandig løsning har god antimikrobiell stabilitet, hovedårsaken er at hydroksypropylmetylcellulose har hydrofobe grupper med høy grad av substitusjon og sterisk hindring av grupper. Siden substitusjonsreaksjonen imidlertid vanligvis ikke er ensartet, eroderes den usubstituerte anhydroglukoseenheten lettest av mikroorganismer, noe som resulterer i nedbrytning av celluloseetermolekyler og kjededeling. Ytelsen er at den tilsynelatende viskositeten til den vandige løsningen reduseres. Hvis det er nødvendig å lagre den vandige løsningen av hydroksypropylmetylcellulose over lengre tid, anbefales det å tilsette en spormengde soppdrepende middel slik at viskositeten ikke endres betydelig. Når du velger soppdrepende midler, konserveringsmidler eller soppdrepende midler, bør du være oppmerksom på sikkerheten og velge produkter som ikke er giftige for menneskekroppen, har stabile egenskaper og er luktfrie, for eksempel DOW Chems AMICAL-soppdrepende midler, CANGUARD64-konserveringsmidler, FUELSAVER-bakteriemidler og andre produkter, kan spille en tilsvarende rolle.
Publisert: 28. april 2024