Hydroksypropylometylocelulozajest rodzajem niejonowego mieszanego eteru celulozy. W przeciwieństwie do jonowego mieszanego eteru metylokarboksymetylocelulozy, nie reaguje z metalami ciężkimi. Ze względu na różne stosunki zawartości grup metoksylowych do zawartości grup hydroksypropylowych w hydroksypropylometylocelulozie oraz różne lepkości, istnieje wiele odmian o różnych właściwościach, na przykład o wysokiej zawartości grup metoksylowych i niskiej zawartości grup hydroksypropylowych. Jego wydajność jest zbliżona do metylocelulozy, podczas gdy wydajność niskiej zawartości grup metoksylowych i wysokiej zawartości grup hydroksypropylowych jest zbliżona do hydroksypropylometylocelulozy. Jednak w każdej odmianie, pomimo obecności jedynie niewielkiej ilości grupy hydroksypropylowej lub metoksylowej, występują duże różnice w rozpuszczalności w rozpuszczalnikach organicznych lub temperaturze flokulacji w roztworach wodnych.
(1) Właściwości rozpuszczalności hydroksypropylometylocelulozy
① Rozpuszczalność hydroksypropylometylocelulozy w wodzieHydroksypropylometylocelulozajest właściwie rodzajem metylocelulozy modyfikowanej tlenkiem propylenu (metoksypropylenem), więc nadal ma takie same właściwości jak metyloceluloza ma podobne cechy rozpuszczalności w zimnej wodzie i nierozpuszczalności w gorącej wodzie. Jednak ze względu na zmodyfikowaną grupę hydroksypropylową jej temperatura żelowania w gorącej wodzie jest znacznie wyższa niż metylocelulozy. Na przykład, lepkość wodnego roztworu hydroksypropylometylocelulozy z 2% zawartością metoksy, stopień podstawienia DS = 0,73 i zawartość hydroksypropylu MS = 0,46 wynosi 500 mpa·s w temperaturze 20°C, a jej temperatura żelowania może osiągnąć blisko 100°C, podczas gdy metyloceluloza w tej samej temperaturze wynosi tylko około 55°C. Jeśli chodzi o jej rozpuszczalność w wodzie, została ona również znacznie poprawiona. Na przykład sproszkowaną hydroksypropylometylocelulozę (kształt granulek 0,2~0,5 mm w temperaturze 20°C i lepkość 4% roztworu wodnego 2 pa•s) można kupić w temperaturze pokojowej, jest ona łatwo rozpuszczalna w wodzie bez chłodzenia.
② Rozpuszczalność hydroksypropylometylocelulozy w rozpuszczalnikach organicznych: rozpuszczalność hydroksypropylometylocelulozy w rozpuszczalnikach organicznych jest również lepsza niż metylocelulozy. Metyloceluloza musi mieć stopień podstawienia metoksylowego 2,1. Powyższe produkty, ale zawierające hydroksypropyl MS = 1,5–1,8 i metoksy DS = 0,2–1,0, hydroksypropylometyloceluloza o wysokiej lepkości i całkowitym stopniu podstawienia powyżej 1,8, rozpuszcza się w bezwodnych roztworach metanolu i etanolu, wykazując termoplasticzność i rozpuszczalność w wodzie. Jest również rozpuszczalna w chlorowanych węglowodorach, takich jak chlorek metylenu i chloroform, oraz rozpuszczalnikach organicznych, takich jak aceton, izopropanol i alkohol diacetonowy. Jej rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych jest lepsza niż rozpuszczalność w wodzie.
(2) Czynniki wpływające na lepkość hydroksypropylometylocelulozy Standardowa metoda oznaczania lepkości hydroksypropylometylocelulozy jest taka sama jak w przypadku innych eterów celulozy. Mierzy się ją w temperaturze 20°C, stosując 2% roztwór wodny jako wzorzec. Lepkość tego samego produktu wzrasta wraz ze wzrostem stężenia. W przypadku produktów o różnych masach cząsteczkowych przy tym samym stężeniu, produkt o większej masie cząsteczkowej ma wyższą lepkość. Jej zależność od temperatury jest podobna do zależności metylocelulozy. Gdy temperatura wzrasta, lepkość zaczyna spadać, ale po osiągnięciu określonej temperatury lepkość nagle wzrasta i następuje żelowanie. Temperatura żelowania produktów o niskiej lepkości jest wyższa. Jej punkt żelowania jest związany nie tylko z lepkością eteru, ale także ze stosunkiem składu grupy metoksylowej do grupy hydroksypropylowej w eterze oraz wielkością całkowitego stopnia podstawienia. Należy zauważyć, że hydroksypropylometyloceluloza jest również pseudoplastyczna, a jej roztwór jest stabilny w temperaturze pokojowej, nie tracąc lepkości, z wyjątkiem możliwości degradacji enzymatycznej.
(3) Tolerancja na sól hydroksypropylometylocelulozy Ponieważ hydroksypropylometyloceluloza jest eterem niejonowym, nie ulega jonizacji w środowisku wodnym, w przeciwieństwie do innych jonowych eterów celulozy, takich jak karboksymetyloceluloza zasadowa, w roztworze, aby reagować z jonami metali ciężkich i wytrącać się. Ogólne sole, takie jak chlorek, bromek, fosforan, azotan itp. nie będą się wytrącać po dodaniu do jej wodnego roztworu. Jednak dodanie soli ma pewien wpływ na temperaturę flokulacji jej wodnego roztworu. Wraz ze wzrostem stężenia soli temperatura żelowania spada. Gdy stężenie soli jest poniżej punktu flokulacji, lepkość roztworu ma tendencję do wzrostu. Dlatego też, pewna ilość soli dodana w zastosowaniu może osiągnąć efekt zagęszczania bardziej ekonomicznie. Dlatego w niektórych zastosowaniach lepiej jest użyć mieszaniny eteru celulozy i soli niż wyższego stężenia roztworu eteru, aby uzyskać efekt zagęszczania.
(4) Odporność hydroksypropylometylocelulozy na działanie kwasów i zasad. Hydroksypropylometyloceluloza jest generalnie odporna na działanie kwasów i zasad i nie jest podatna na działanie kwasów w zakresie pH 2–12. Wytrzymuje działanie pewnych ilości słabych kwasów, takich jak kwas mrówkowy, octowy, cytrynowy, bursztynowy, fosforowy, borowy itp. Stężony kwas zmniejsza lepkość. Zasady, takie jak soda kaustyczna, ług potasowy i woda wapienna, nie mają na nią wpływu, ale mogą nieznacznie zwiększać lepkość roztworu, a następnie ją stopniowo zmniejszać.
(5) Mieszalność hydroksypropylometylocelulozy Roztwór hydroksypropylometylocelulozy można mieszać z rozpuszczalnymi w wodzie związkami polimerowymi, aby uzyskać jednorodny i przezroczysty roztwór o wyższej lepkości. Do tych związków polimerowych należą glikol polietylenowy, octan poliwinylu, polisilikon, polimetylowinylosiloksan, hydroksyetyloceluloza i metyloceluloza. Naturalne związki wielkocząsteczkowe, takie jak guma arabska, mączka chleba świętojańskiego, guma karaya itp., również wykazują dobrą zgodność z tym roztworem. Hydroksypropylometylocelulozę można również mieszać z estrem mannitolu lub estrem sorbitolu kwasu stearynowego lub palmitynowego, a także z gliceryną, sorbitolem i mannitolem, a związki te można stosować jako plastyfikator hydroksypropylometylocelulozy.
(6) Nierozpuszczalny w wodzieetery celulozyHydroksypropylometyloceluloza może przeprowadzać sieciowanie powierzchniowe za pomocą aldehydów, tak że te rozpuszczalne w wodzie etery wytrącają się w roztworze i stają się nierozpuszczalne w wodzie. Aldehydy, które powodują nierozpuszczalność hydroksypropylometylocelulozy, obejmują formaldehyd, glioksal, aldehyd bursztynowy, adypinoaldehyd itp. Podczas stosowania formaldehydu należy zwrócić szczególną uwagę na wartość pH roztworu, spośród których glioksal reaguje szybciej, dlatego glioksal jest powszechnie stosowany jako środek sieciujący w produkcji przemysłowej. Dawka tego rodzaju środka sieciującego w roztworze wynosi 0,2%–10% masy eteru, najlepiej 7%–10%, na przykład 3,3%–6% glioksalu jest najbardziej odpowiednie. Ogólnie rzecz biorąc, temperatura obróbki wynosi 0–30°C, a czas 1–120 min. Reakcję sieciowania należy przeprowadzać w warunkach kwaśnych. Zazwyczaj pH roztworu dostosowuje się do około 2–6 poprzez dodanie do niego mocnego kwasu nieorganicznego lub organicznego kwasu karboksylowego, najlepiej w zakresie 4–6, a następnie dodaje się aldehydy w celu przeprowadzenia reakcji sieciowania. Stosowany kwas to kwas solny, siarkowy, fosforowy, mrówkowy, octowy, hydroksyoctowy, bursztynowy lub cytrynowy itp., przy czym zaleca się stosowanie kwasu mrówkowego lub octowego, a optymalny jest kwas mrówkowy. Kwas i aldehyd można również dodawać jednocześnie, aby umożliwić roztworowi reakcję sieciowania w pożądanym zakresie pH. Reakcja ta jest często stosowana w końcowym procesie wytwarzania eterów celulozy. Po unierozpuszczeniu eteru celulozy jest on wygodny w użyciu.
Woda o temperaturze 20–25°C do mycia i oczyszczania. Podczas użytkowania produktu, do roztworu można dodać substancje alkaliczne, aby dostosować pH roztworu do zasadowego, co spowoduje szybkie rozpuszczenie produktu w roztworze. Ta metoda ma również zastosowanie do obróbki folii po przekształceniu roztworu eteru celulozowego w folię nierozpuszczalną.
(7) Odporność hydroksypropylometylocelulozy na działanie enzymów jest teoretycznie związana z pochodnymi celulozy, takimi jak każda grupa anhydroglukozowa. Jeśli istnieje silnie związana grupa podstawnikowa, nie jest łatwo ulec zakażeniu przez mikroorganizmy, ale w rzeczywistości gotowy produkt, gdy wartość podstawienia przekroczy 1, zostanie również zdegradowany przez enzymy. Oznacza to, że stopień podstawienia każdej grupy w łańcuchu celulozy nie jest wystarczająco jednolity, a mikroorganizmy mogą erodować niepodstawioną grupę anhydroglukozową, tworząc cukry, jako składniki odżywcze do wchłonięcia przez mikroorganizmy. Dlatego też, jeśli stopień podstawienia eteryfikacyjnego celulozy wzrasta, odporność na erozję enzymatyczną eteru celulozy również wzrośnie. Według doniesień, w kontrolowanych warunkach, wyniki hydrolizy wytworzonych enzymów, resztkowa lepkość hydroksypropylometylocelulozy (DS = 1,9) wynosi 13,2%, metylocelulozy (DS = 1,83) wynosi 7,3%, metylocelulozy (DS = 1,66) wynosi 3,8%, a hydroksyetylocelulozy wynosi 1,7%. Można zauważyć, że hydroksypropylometyloceluloza ma silne właściwości antyenzymatyczne. Dlatego doskonała odporność enzymatyczna hydroksypropylometylocelulozy, w połączeniu z jej dobrą dyspergowalnością, zagęszczaniem i właściwościami błonotwórczymi, jest stosowana w powłokach emulsyjnych wodnych itp. i na ogół nie wymaga dodawania środków konserwujących. Jednakże, w przypadku długotrwałego przechowywania roztworu lub możliwego zanieczyszczenia z zewnątrz, środki konserwujące mogą być dodane jako środek ostrożności, a wybór może być określony zgodnie z końcowymi wymaganiami roztworu. Octan fenylortęci i fluorokrzemian manganu są skutecznymi środkami konserwującymi, ale wszystkie mają toksyczność, należy zwrócić uwagę na operację. Zazwyczaj do roztworu można dodać 1~5 mg octanu fenylortęci na litr dawki.
(8) WydajnośćhydroksypropylometylocelulozaFolia Hydroksypropylometyloceluloza ma doskonałe właściwości filmotwórcze. Jej wodny roztwór lub roztwór rozpuszczalnika organicznego jest nanoszony na szklaną płytkę, a po wyschnięciu staje się bezbarwna i przezroczysta. Jest to wytrzymała folia. Ma dobrą odporność na wilgoć i pozostaje stała w wysokich temperaturach. Dodanie higroskopijnego plastyfikatora może poprawić jej wydłużenie i elastyczność. Pod względem poprawy elastyczności najbardziej odpowiednie są plastyfikatory, takie jak gliceryna i sorbitol. Ogólnie rzecz biorąc, stężenie roztworu wynosi 2%–3%, a ilość plastyfikatora to 10%–20% eteru celulozy. Jeśli zawartość plastyfikatora jest zbyt wysoka, przy wysokiej wilgotności powietrza wystąpi skurcz spowodowany odwodnieniem koloidalnym. Wytrzymałość na rozciąganie folii z dodatkiem plastyfikatora jest znacznie większa niż folii bez plastyfikatora i wzrasta wraz ze wzrostem jego ilości. Higroskopijność folii również wzrasta wraz ze wzrostem ilości plastyfikatora.
Czas publikacji: 25 kwietnia 2024 r.