Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC)Hydroksypropylometyloceluloza to niejonowy, rozpuszczalny w wodzie eter celulozy. Wygląd to biały lub lekko żółty proszek lub granulat, bezsmakowy, bezwonny, nietoksyczny, stabilny chemicznie i rozpuszczający się w wodzie, tworząc gładki, przezroczysty i lepki roztwór. Jedną z najważniejszych właściwości hydroksypropylometylocelulozy w praktyce jest zwiększenie lepkości cieczy. Efekt zagęszczania zależy od stopnia polimeryzacji (DP) produktu, stężenia eteru celulozy w roztworze wodnym, szybkości ścinania oraz temperatury roztworu. Oraz od innych czynników.
01
Rodzaj płynu w roztworze wodnym HPMC
Ogólnie rzecz biorąc, naprężenie płynu w przepływie ścinającym można wyrazić jako funkcję jedynie szybkości ścinania ƒ(γ), o ile nie jest ono zależne od czasu. W zależności od postaci ƒ(γ) płyny można podzielić na różne typy, a 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 celu zbadania 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, w przypadku stosowania w powłokach, ze względu na właściwości rozrzedzania ścinającego roztworów wodnych, lepkość roztworu spada 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 lepkość pozorna roztworu wodnego. Metody pomiaru lepkości pozornej zazwyczaj obejmują metodę kapilarną, metodę lepkości rotacyjnej oraz metodę opadającej kuli.
gdzie: jest lepkością pozorną, mPa·s; K jest stałą wiskozymetru; d jest gęstością próbki roztworu w temp. 20/20°C; t jest czasem przepływu roztworu przez górną część wiskozymetru do dolnego oznaczenia, s; Mierzony jest czas przepływu oleju wzorcowego przez wiskozymetr.
Metoda pomiaru wiskozymetrem kapilarnym jest jednak bardziej kłopotliwa. Lepkości wieluetery celulozySą trudne do analizy za pomocą wiskozymetru kapilarnego, ponieważ roztwory te zawierają śladowe ilości substancji nierozpuszczalnych, które są wykrywane dopiero po zablokowaniu wiskozymetru kapilarnego. Dlatego większość producentów używa wiskozymetrów rotacyjnych do kontroli jakości hydroksypropylometylocelulozy. Wiskozymetry Brookfielda są powszechnie używane za granicą, a wiskozymetry NDJ w Chinach.
03
Czynniki wpływające na lepkość HPMC
3.1 Związek ze stopniem agregacji
Przy niezmienionych innych parametrach lepkość roztworu hydroksypropylometylocelulozy jest proporcjonalna do stopnia polimeryzacji (DP), masy cząsteczkowej lub długości łańcucha cząsteczkowego i rośnie wraz ze wzrostem stopnia polimeryzacji. Efekt ten jest wyraźniejszy w przypadku niskiego stopnia polimeryzacji niż w przypadku wysokiego stopnia polimeryzacji.
3.2 Związek między lepkością a stężeniem
Lepkość hydroksypropylometylocelulozy wzrasta wraz ze wzrostem stężenia produktu w roztworze wodnym. Nawet niewielka zmiana stężenia spowoduje znaczną zmianę lepkości. Wraz z nominalną lepkością hydroksypropylometylocelulozy, wpływ zmiany stężenia roztworu na jego lepkość staje się coraz bardziej oczywisty.
3.3 Zależność między lepkością a szybkością ścinania
Wodny roztwór hydroksypropylometylocelulozy ma właściwość rozrzedzania ścinaniem. Hydroksypropylometylocelulozę o różnej lepkości nominalnej przygotowuje się w 2% roztworze wodnym, a następnie mierzy się jej lepkość przy różnych szybkościach ścinania. Wyniki przedstawiono 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 wyraźnie spadała, podczas gdy roztwór o niższej lepkości nie zmniejszał się wyraźnie.
3.4 Związek między lepkością a temperaturą
Lepkość roztworu hydroksypropylometylocelulozy jest silnie zależna od temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury lepkość roztworu maleje. Jak pokazano na rysunku, roztwór ten przygotowano w postaci roztworu wodnego o stężeniu 2%, a następnie zmierzono zmianę lepkości wraz ze wzrostem temperatury.
3.5 Inne czynniki wpływające
Lepkość wodnego roztworu hydroksypropylometylocelulozy zależy również od dodatków zawartych w roztworze, jego pH oraz degradacji mikrobiologicznej. Zazwyczaj, aby uzyskać lepszą lepkość lub obniżyć koszty użytkowania, konieczne jest dodanie do wodnego roztworu hydroksypropylometylocelulozy modyfikatorów reologicznych, takich jak glinka, glinka modyfikowana, proszek polimerowy, eter skrobiowy i kopolimer alifatyczny. Do roztworu wodnego można również dodać elektrolity, takie jak chlorek, bromek, fosforan, azotan itp. Dodatki te wpływają nie tylko na lepkość roztworu wodnego, ale także na inne właściwości użytkowe hydroksypropylometylocelulozy, takie jak retencja wody, odporność na spływanie itp.
Lepkość wodnego roztworu hydroksypropylometylocelulozy jest praktycznie niewrażliwa na działanie kwasów i zasad i generalnie utrzymuje się w zakresie od 3 do 11. Wytrzymuje ona pewną ilość słabych kwasów, takich jak kwas mrówkowy, octowy, fosforowy, borowy, cytrynowy itp. Jednak stężony kwas obniża lepkość. Natomiast 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. Jednakże, ponieważ reakcja podstawienia zazwyczaj nie jest jednorodna, niepodstawiona jednostka anhydroglukozy jest najłatwiej erodowana przez mikroorganizmy, co powoduje degradację cząsteczek eteru celulozy i rozerwanie łańcucha. Działanie polega na tym, że pozorna lepkość roztworu wodnego maleje. Jeśli konieczne jest przechowywanie wodnego roztworu 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 ludzkiego, 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: 28-04-2024