Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) to niejonowy eter celulozy w postaci jonowego metylokarboksymetylocelulozy, który nie reaguje z metalami ciężkimi. Ze względu na zawartość hydroksypropylometylocelulozy oraz różny stosunek grup hydroksypropylowych i lepkość, HPMC charakteryzuje się różnymi właściwościami, na przykład wysoką zawartością grup metoksylowych i niską zawartością grup hydroksypropylowych. Właściwości HPMC są zbliżone do właściwości metylocelulozy, niskiej zawartości grup metoksylowych i wysokiej zawartości grup hydroksypropylowych. Jednak w każdej z tych odmian, mimo że zawierają one jedynie niewielką ilość grup hydroksypropylowych lub metoksylowych, występują znaczne różnice w rozpuszczalności w rozpuszczalnikach organicznych i temperaturze flokulacji w roztworze wodnym.
1, rozpuszczalność hydroksypropylometylocelulozy
Hydroksypropylometyloceluloza w rozpuszczalności w wodzie to w rzeczywistości rodzaj metylocelulozy modyfikowanej tlenkiem propylenu (pierścieniem metylowo-oksypropylowym), co oznacza, że ma podobne właściwości jak metyloceluloza – rozpuszczalność w zimnej wodzie i nierozpuszczalność w gorącej. Jednak temperatura żelowania modyfikowanej hydroksypropylocelulozy jest znacznie wyższa niż metylocelulozy w gorącej wodzie. Na przykład, lepkość wodnego roztworu hydroksypropylometylocelulozy o 2% zawartości grup metoksylowych (DS = 0,73) i zawartości grup hydroksypropylowych (MS = 0,46) wynosi 500 mPa w temperaturze 20°C. Temperatura żelowania produktu S wynosi około 100°C, podczas gdy temperatura żelowania metylocelulozy w tej samej temperaturze wynosi zaledwie około 55°C. Jeśli chodzi o rozpuszczalność w wodzie, również znacznie się poprawiła, na przykład po rozdrobnieniu hydroksypropylometylocelulozy (kształt ziaren 0,2~0,5 mm w temperaturze 20℃, 4% lepkość wodna 2 pA?) produkty S można łatwo rozpuścić w wodzie bez chłodzenia w temperaturze pokojowej.
(2) Hydroksypropylometyloceluloza w rozpuszczalnikach organicznych. Rozpuszczalność hydroksypropylometylocelulozy w rozpuszczalnikach organicznych jest lepsza niż metylocelulozy. Metyloceluloza wymaga stopnia podstawienia metoksylowego 2,1 lub więcej i zawiera hydroksypropylometylocelulozę MS = 1,5–1,8 oraz metoksymetylocelulozę DS = 0,2–1,0. Hydroksypropylometyloceluloza o wysokiej lepkości i stopniu podstawienia całkowitego powyżej 1,8 jest rozpuszczalna w bezwodnych roztworach metanolu i etanolu, a także charakteryzuje się rozpuszczalnością termoplastyczną i w wodzie. Jest również rozpuszczalna w chlorowanych węglowodorach, takich jak dichlorometan i trichlorometan, oraz w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak aceton, alkohol izopropylowy i alkohol diacetonowy. Jej rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych jest lepsza niż rozpuszczalność w wodzie.
2, lepkość hydroksypropylometylocelulozy czynników wpływających
Współczynniki lepkości hydroksypropylometylocelulozy. Standardowe oznaczenie lepkości hydroksypropylometylocelulozy i innych eterów celulozy jest takie samo, w temperaturze 20°C z 2% roztworem wodnym jako standardem. Lepkość tego samego produktu, wraz ze wzrostem stężenia i wzrostem tego samego stężenia produktów o różnej masie cząsteczkowej, charakteryzuje się wysoką lepkością cząsteczkową produktu. Zależność lepkości od temperatury jest podobna do lepkości metylocelulozy. Wraz ze wzrostem temperatury lepkość zaczyna spadać, ale po osiągnięciu określonej temperatury nagle wzrasta i następuje żelowanie. Temperatura żelowania produktów o niskiej lepkości jest wyższa niż produktów o wysokiej lepkości. Poziom punktu żelowania, oprócz wysokiej i niskiej lepkości eteru, ale także stosunek składu grup metoksylowych i hydroksypropylowych eteru oraz całkowity stopień podstawienia są powiązane. Należy zauważyć, że hydroksypropylometyloceluloza jest również pseudoplastyczna; jego roztwór jest stabilny w temperaturze pokojowej i nie wykazuje żadnej utraty lepkości, z wyjątkiem ewentualnej degradacji enzymatycznej.
3, hydroksypropylometyloceluloza kwas i odporność na zasady
Kwas hydroksypropylometylocelulozowy i alkaliczny, kwas hydroksypropylometylocelulozowy i alkaliczny, są zazwyczaj stabilne i nie ulegają zmianom w zakresie pH 2–12. Wytrzymują jednak pewną ilość słabych kwasów, takich jak kwas mrówkowy, octowy, cytrynowy, bursztynowy, fosforowy, borowy itp. Stężony kwas zmniejsza lepkość. Alkalia, takie jak soda kaustyczna, ług potasowy i woda wapienna, nie mają na nie wpływu, ale efekt nieznacznego zwiększenia lepkości roztworu będzie stopniowo malał w przyszłości.
4. Hydroksypropylometylocelulozę można mieszać
Roztwór hydroksypropylometylocelulozy można mieszać z rozpuszczalnymi w wodzie związkami polimerowymi, uzyskując jednorodny, przezroczysty roztwór o wyższej lepkości. Do tych wysokocząsteczkowych związków należą glikol polietylenowy, octan poliwinylu, polisilikon, polimetylowinylosiloksan oraz hydroksyetyloceluloza i metyloceluloza. Naturalne związki polimerowe, takie jak guma arabska, mączka chleba świętojańskiego, guma z drzewa cierniowego itp., również dobrze mieszają się z tym roztworem. Hydroksypropylometylocelulozę można również mieszać z kwasem stearynowym, estrem mannitolu kwasu palmitynowego lub estrem sorbitolu, a także z glicerolem, sorbitolem i mannitolem. Związki te mogą być stosowane jako plastyfikatory hydroksypropylometylocelulozy.
5, hydroksypropylometyloceluloza nierozpuszczalna w wodzie rozpuszczalna
Hydroksypropylometyloceluloza, rozpuszczalny w wodzie eter celulozy, może być sieciowany powierzchniowo aldehydami, co powoduje, że te rozpuszczalne w wodzie etery wytrącają się w roztworze i stają się nierozpuszczalne w wodzie. Hydroksypropylometyloceluloza jest nierozpuszczalna w aldehydach, formaldehydzie, glioksalu, aldehydu bursztynowym, dialdehydzie itp. Przy stosowaniu formaldehydu należy zwrócić szczególną uwagę na wartość pH roztworu, ponieważ reakcja glioksalu przebiega szybciej. Dlatego w produkcji przemysłowej powszechnie stosuje się glioksal jako środek sieciujący. Dawka tego rodzaju środka sieciującego w roztworze wynosi 0,2%–10% masy eteru, najlepiej 7%–10%, tak jak użycie glioksalu w stężeniu 3,3%–6%. Ogólna temperatura obróbki wynosi 0–30°C, a czas 1–120 minut. Reakcję sieciowania należy przeprowadzać w środowisku kwaśnym. Zazwyczaj do roztworu dodaje się nieorganiczny mocny kwas lub organiczny kwas karboksylowy w celu dostosowania pH roztworu do około 2–6, najlepiej między 4–6, a następnie dodaje się aldehydy w celu przeprowadzenia reakcji sieciowania. Stosowane kwasy to kwas solny, siarkowy, fosforowy, mrówkowy, octowy, hydroksyoctowy, bursztynowy lub cytrynowy, spośród których najlepszy jest kwas mrówkowy lub octowy, a kwas mrówkowy – kwaśny. Kwasy i aldehydy można również dodawać jednocześnie, aby umożliwić sieciowanie roztworu w pożądanym zakresie pH. Reakcja ta jest często stosowana w końcowym procesie otrzymywania eteru celulozy, aby zapobiec jego rozpuszczeniu. Łatwo jest użyć wody o temperaturze 20–25°C do mycia i oczyszczania. Podczas stosowania produktu, do roztworu można dodać substancje alkaliczne w celu dostosowania pH roztworu do zasadowego, co pozwala na szybkie rozpuszczenie produktu w roztworze. Metodę tę można również stosować, gdy do wytworzenia folii stosuje się roztwór eteru celulozy, a następnie folię poddaje się obróbce w celu uzyskania folii nierozpuszczalnej.
6, hydroksypropylometyloceluloza antyenzym
Teoretycznie, oporność pochodnych celulozy na enzymy hydroksypropylometylocelulozy, takich jak każda grupa anhydroglukozowa, występuje w postaci stałej kombinacji grup zastępczych. Mikroorganizmy są mniej podatne na infekcję, ale w rzeczywistości produkt końcowy ma wartość wyższą niż 1, również poprzez degradację enzymatyczną. Opis każdej grupy w łańcuchu celulozy nie jest jednakowy. Mikroorganizmy mogą erodować niepodstawione, odwodnione grupy glukozowe, tworząc cukry, które mogą być wchłaniane przez mikroorganizmy jako pokarm. Dlatego też, wraz ze wzrostem stopnia substytucji eterowej celulozy, odporność eteru celulozy na erozję enzymatyczną ulega zwiększeniu. Doniesiono, że w kontrolowanych warunkach lepkość resztkowa hydroksypropylometylocelulozy (DS = 1,9), metylocelulozy (DS = 1,83), metylocelulozy (DS = 1,66) i hydroksyetylocelulozy (1,7%) wynosiła odpowiednio 13,2%, 7,3%, 3,8% i 1,7%. Hydroksypropylometyloceluloza ma silne właściwości antyenzymatyczne. Zatem hydroksypropylometyloceluloza, będąca doskonałym antyenzymem, w połączeniu z jej dobrą dyspersją, zagęszczaniem i tworzeniem filmu, stosowana w powłokach emulsyjnych itp., na ogół nie wymaga dodawania środków konserwujących. Jednakże, aby zapobiec długotrwałemu przechowywaniu roztworu lub możliwemu zanieczyszczeniu ze świata zewnętrznego, można dodać środki konserwujące, których dobór można określić zgodnie z końcowymi wymaganiami roztworu. Octan fenylortęci i fluorokrzemian manganu są skutecznymi środkami konserwującymi, ale są toksyczne i muszą być ostrożnie stosowane. Zazwyczaj do każdego litra roztworu można dodać 1~5 mg octanu fenylortęciowego.
7, wydajność membrany hydroksypropylometylocelulozowej
Folia z hydroksypropylometylocelulozy charakteryzuje się doskonałą jakością. Jej wodny roztwór lub roztwór rozpuszczalnika organicznego, po nałożeniu na płytkę szklaną, po wyschnięciu staje się bezbarwna, przezroczysta i wytrzymała. Charakteryzuje się dobrą odpornością na wilgoć i pozostaje stała w wysokich temperaturach. Dodatek higroskopijnego plastyfikatora może zwiększyć jej wydłużenie i elastyczność, poprawiając giętkość. Najbardziej odpowiednimi plastyfikatorami są glicerol, sorbitol i inne. Stężenie roztworu wynosi zazwyczaj 2–3%, a dawka plastyfikatora to 10–20% eteru celulozy. Przy dużej zawartości plastyfikatora, w warunkach wysokiej wilgotności powietrza, może wystąpić zjawisko skurczu w wyniku odwodnienia koloidalnego. Wytrzymałość na rozciąganie folii z dodanym plastyfikatorem jest znacznie większa niż folii bez dodatku plastyfikatora i wzrasta wraz ze wzrostem jego ilości, podobnie jak higroskopijność folii.
Czas publikacji: 08.09.2022