Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC)jest niejonowym, rozpuszczalnym w wodzie mieszanym eterem celulozy. Wygląd to biały do lekko żółtego proszek lub materiał granulowany, bez smaku, bezwonny, nietoksyczny, chemicznie stabilny i rozpuszczający się w wodzie, tworząc gładki, przezroczysty i lepki roztwór. Jedną z najważniejszych właściwości hydroksypropylometylocelulozy w zastosowaniu jest to, że zwiększa lepkość cieczy. Efekt zagęszczania zależy od stopnia polimeryzacji (DP) produktu, stężenia eteru celulozy w roztworze wodnym, szybkości ścinania i temperatury roztworu. I innych czynników.
01
Typ płynu w roztworze wodnym HPMC
Ogólnie rzecz biorąc, naprężenie płynu w przepływie ścinającym można wyrazić jako funkcję wyłącznie szybkości ścinania ƒ(γ), o ile nie jest ono zależne od czasu. W zależności od formy ƒ(γ) płyny można podzielić na różne typy, mianowicie: płyny newtonowskie, płyny dylatacyjne, płyny pseudoplastyczne i płyny plastyczne Binghama.
Etery celulozy dzielą się na dwie kategorie: jedna to niejonowy eter celulozy, a druga to jonowy eter celulozy. W przypadku reologii tych dwóch typów eterów celulozy SC Naik i in. przeprowadzili kompleksowe i systematyczne badanie porównawcze roztworów hydroksyetylocelulozy i karboksymetylocelulozy sodowej. Wyniki wykazały, że zarówno niejonowe roztwory eteru celulozy, jak i jonowe roztwory eteru celulozy były pseudoplastyczne. Przepływy, tj. przepływy nienewtonowskie, zbliżają się do cieczy newtonowskich tylko przy bardzo niskich stężeniach. Pseudoplastyczność roztworu hydroksypropylometylocelulozy odgrywa ważną rolę w zastosowaniu. Na przykład, gdy jest stosowany w powłokach, ze względu na właściwości rozrzedzania ścinającego roztworów wodnych, lepkość roztworu zmniejsza się wraz ze wzrostem szybkości ścinania, co sprzyja równomiernej dyspersji cząstek pigmentu, a także zwiększa płynność powłoki. Efekt jest bardzo duży; w stanie spoczynku lepkość roztworu jest stosunkowo duża, co skutecznie zapobiega osadzaniu się cząstek pigmentu w powłoce.
02
Metoda badania lepkości HPMC
Ważnym wskaźnikiem pomiaru efektu zagęszczającego hydroksypropylometylocelulozy jest pozorna lepkość roztworu wodnego. Metody pomiaru pozornej lepkości obejmują zazwyczaj metodę lepkości kapilarnej, metodę lepkości rotacyjnej i metodę lepkości spadającej kuli.
gdzie: jest lepkością pozorną, mPa·s; K jest stałą wiskozymetru; d jest gęstością próbki roztworu w temp. 20/20°C; t jest czasem potrzebnym na przejście roztworu przez górną część wiskozymetru do dolnego znacznika, s; Mierzy się czas przepływu oleju wzorcowego przez wiskozymetr.
Jednakże metoda pomiaru za pomocą wiskozymetru kapilarnego jest bardziej kłopotliwa. Lepkości wieluetery celulozysą trudne do analizy za pomocą wiskozymetru kapilarnego, ponieważ roztwory te zawierają śladowe ilości nierozpuszczalnej materii, która jest wykrywana tylko wtedy, gdy wiskozymetr kapilarny jest zablokowany. Dlatego większość producentów używa wiskozymetrów rotacyjnych do kontrolowania jakości hydroksypropylometylocelulozy. Wiskozymetry Brookfield są powszechnie używane w krajach zagranicznych, a wiskozymetry NDJ są używane w Chinach.
03
Czynniki wpływające na lepkość HPMC
3.1 Związek ze stopniem agregacji
Gdy inne parametry pozostają niezmienione, lepkość roztworu hydroksypropylometylocelulozy jest proporcjonalna do stopnia polimeryzacji (DP) lub masy cząsteczkowej lub długości łańcucha cząsteczkowego i wzrasta wraz ze wzrostem stopnia polimeryzacji. Efekt ten jest bardziej wyraźny w przypadku niskiego stopnia polimeryzacji niż w przypadku wysokiego stopnia polimeryzacji.
3.2 Związek lepkości ze stężeniem
Lepkość hydroksypropylometylocelulozy wzrasta wraz ze wzrostem stężenia produktu w roztworze wodnym. Nawet niewielka zmiana stężenia spowoduje dużą zmianę lepkości. Przy nominalnej lepkości hydroksypropylometylocelulozy wpływ zmiany stężenia roztworu na lepkość roztworu jest coraz bardziej oczywisty.
3.3 Zależność między lepkością a szybkością ścinania
Wodny roztwór hydroksypropylometylocelulozy ma właściwość rozrzedzania ścinaniem. Hydroksypropylometyloceluloza o różnej lepkości nominalnej jest przygotowywana w 2% roztworze wodnym, a jej lepkość przy różnych szybkościach ścinania jest odpowiednio mierzona. Wyniki są następujące, jak pokazano na rysunku. Przy niskiej szybkości ścinania lepkość roztworu hydroksypropylometylocelulozy nie zmieniła się znacząco. Wraz ze wzrostem szybkości ścinania lepkość roztworu hydroksypropylometylocelulozy o wyższej lepkości nominalnej zmniejszyła się bardziej wyraźnie, podczas gdy roztwór o niskiej lepkości nie zmniejszył się wyraźnie.
3.4 Związek lepkości z temperaturą
Lepkość roztworu hydroksypropylometylocelulozy jest w dużym stopniu zależna od temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury lepkość roztworu maleje. Jak pokazano na rysunku, jest on przygotowywany w postaci roztworu wodnego o stężeniu 2%, a zmiana lepkości wraz ze wzrostem temperatury jest mierzona.
3.5 Inne czynniki wpływające
Lepkość wodnego roztworu hydroksypropylometylocelulozy zależy również od dodatków w roztworze, wartości pH roztworu i degradacji mikrobiologicznej. Zazwyczaj, aby uzyskać lepszą lepkość lub zmniejszyć koszty użytkowania, konieczne jest dodanie modyfikatorów reologii, takich jak glina, modyfikowana glina, proszek polimerowy, eter skrobiowy i kopolimer alifatyczny, do wodnego roztworu hydroksypropylometylocelulozy. , a także elektrolity, takie jak chlorek, bromek, fosforan, azotan itp. mogą być również dodawane do wodnego roztworu. Te dodatki nie tylko wpłyną na właściwości lepkościowe wodnego roztworu, ale także wpłyną na inne właściwości użytkowe hydroksypropylometylocelulozy, takie jak retencja wody. , odporność na opadanie itp.
Lepkość wodnego roztworu hydroksypropylometylocelulozy jest prawie niezmienna pod wpływem kwasów i zasad i jest na ogół stabilna w zakresie od 3 do 11. Może wytrzymać pewną ilość słabych kwasów, takich jak kwas mrówkowy, kwas octowy, kwas fosforowy, kwas borowy, kwas cytrynowy itp. Jednak stężony kwas zmniejszy lepkość. Ale soda kaustyczna, wodorotlenek potasu, woda wapienna itp. mają na nią niewielki wpływ. W porównaniu z innymi eterami celulozy,hydroksypropylometylocelulozaroztwór wodny ma dobrą stabilność przeciwdrobnoustrojową, głównym powodem jest to, że hydroksypropylometyloceluloza ma grupy hydrofobowe o wysokim stopniu podstawienia i zawadzie przestrzennej grup. Jednak ponieważ reakcja podstawienia zwykle nie jest jednorodna, niepodstawiona jednostka anhydroglukozy jest najłatwiej erodowana przez mikroorganizmy, co powoduje degradację cząsteczek eteru celulozy i rozerwanie łańcucha. Wydajność polega na tym, że pozorna lepkość roztworu wodnego spada. Jeśli konieczne jest przechowywanie roztworu wodnego hydroksypropylometylocelulozy przez długi czas, zaleca się dodanie śladowej ilości środka przeciwgrzybiczego, aby lepkość nie zmieniła się znacząco. Wybierając środki przeciwgrzybicze, konserwanty lub fungicydy, należy zwrócić uwagę na bezpieczeństwo i wybierać produkty, które nie są toksyczne dla organizmu człowieka, mają stabilne właściwości i są bezwonne, takie jak fungicydy AMICAL firmy DOW Chem, konserwanty CANGUARD64, środki przeciwbakteryjne FUELSAVER i inne produkty. może odgrywać odpowiednią rolę.
Czas publikacji: 28-kwi-2024