Hidroxipropilmetilcelulose (HPMC)É um éter misto de celulose não iônico e solúvel em água. Apresenta aparência de pó ou material granular branco a levemente amarelado, insípido, inodoro, atóxico, quimicamente estável e que se dissolve em água para formar uma solução lisa, transparente e viscosa. Uma das propriedades mais importantes da hidroxipropilmetilcelulose em aplicação é que ela aumenta a viscosidade do líquido. O efeito espessante depende do grau de polimerização (DP) do produto, da concentração de éter de celulose na solução aquosa, da taxa de cisalhamento e da temperatura da solução, entre outros fatores.
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Tipo de fluido da solução aquosa de HPMC
Em geral, a tensão de um fluido em escoamento de cisalhamento pode ser expressa em função apenas da taxa de cisalhamento ƒ(γ), desde que não seja dependente do tempo. Dependendo da forma de ƒ(γ), os fluidos podem ser divididos em diferentes tipos, a saber: fluidos newtonianos, fluidos dilatantes, fluidos pseudoplásticos e fluidos plásticos de Bingham.
Os éteres de celulose são divididos em duas categorias: éter de celulose não iônico e éter de celulose iônico. Para a reologia desses dois tipos de éteres de celulose, SC Naik et al. conduziram um estudo comparativo abrangente e sistemático sobre soluções de hidroxietilcelulose e carboximetilcelulose de sódio. Os resultados mostraram que tanto as soluções de éter de celulose não iônico quanto as soluções de éter de celulose iônico eram pseudoplásticas. Fluxos, ou seja, fluxos não newtonianos, aproximam-se dos líquidos newtonianos apenas em concentrações muito baixas. A pseudoplasticidade da solução de hidroxipropilmetilcelulose desempenha um papel importante na aplicação. Por exemplo, quando aplicada em revestimentos, devido às características de afinamento por cisalhamento de soluções aquosas, a viscosidade da solução diminui com o aumento da taxa de cisalhamento, o que conduz à dispersão uniforme das partículas de pigmento e também aumenta a fluidez do revestimento. O efeito é muito grande; enquanto em repouso, a viscosidade da solução é relativamente alta, o que impede efetivamente a deposição de partículas de pigmento no revestimento.
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Método de teste de viscosidade HPMC
Um indicador importante para medir o efeito espessante da hidroxipropilmetilcelulose é a viscosidade aparente da solução aquosa. Os métodos de medição da viscosidade aparente geralmente incluem o método da viscosidade capilar, o método da viscosidade rotacional e o método da viscosidade da esfera cadente.
onde: é a viscosidade aparente, mPa s; K é a constante do viscosímetro; d é a densidade da amostra da solução a 20/20°C; t é o tempo que a solução leva para passar da parte superior do viscosímetro até a marca inferior, s; É medido o tempo que o óleo padrão flui através do viscosímetro.
No entanto, o método de medição por viscosímetro capilar é mais problemático. As viscosidades de muitoséteres de celulosesão difíceis de analisar com um viscosímetro capilar, pois essas soluções contêm traços de matéria insolúvel que só são detectados quando o viscosímetro capilar está bloqueado. Portanto, a maioria dos fabricantes utiliza viscosímetros rotacionais para controlar a qualidade da hidroxipropilmetilcelulose. Os viscosímetros Brookfield são comumente usados em países estrangeiros, e os viscosímetros NDJ são usados na China.
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Fatores que influenciam a viscosidade do HPMC
3.1 Relação com o grau de agregação
Quando outros parâmetros permanecem inalterados, a viscosidade da solução de hidroxipropilmetilcelulose é proporcional ao grau de polimerização (DP), ao peso molecular ou ao comprimento da cadeia molecular, e aumenta com o aumento do grau de polimerização. Este efeito é mais pronunciado no caso de baixo grau de polimerização do que no caso de alto grau de polimerização.
3.2 Relação entre viscosidade e concentração
A viscosidade da hidroxipropilmetilcelulose aumenta com o aumento da concentração do produto na solução aquosa. Mesmo uma pequena alteração na concentração causará uma grande alteração na viscosidade. Com a viscosidade nominal da hidroxipropilmetilcelulose, o efeito da alteração da concentração da solução sobre a viscosidade da solução é cada vez mais evidente.
3.3 Relação entre viscosidade e taxa de cisalhamento
A solução aquosa de hidroxipropilmetilcelulose possui a propriedade de afinamento por cisalhamento. A hidroxipropilmetilcelulose com diferentes viscosidades nominais é preparada em uma solução aquosa a 2%, e sua viscosidade é medida em diferentes taxas de cisalhamento. Os resultados são os seguintes, como mostrado na figura. Em baixas taxas de cisalhamento, a viscosidade da solução de hidroxipropilmetilcelulose não se alterou significativamente. Com o aumento da taxa de cisalhamento, a viscosidade da solução de hidroxipropilmetilcelulose com maior viscosidade nominal diminuiu mais significativamente, enquanto a da solução com baixa viscosidade não diminuiu significativamente.
3.4 Relação entre viscosidade e temperatura
A viscosidade da solução de hidroxipropilmetilcelulose é significativamente afetada pela temperatura. À medida que a temperatura aumenta, a viscosidade da solução diminui. Como mostrado na figura, ela é preparada em uma solução aquosa com uma concentração de 2%, e a variação da viscosidade com o aumento da temperatura é medida.
3.5 Outros fatores de influência
A viscosidade da solução aquosa de hidroxipropilmetilcelulose também é afetada pelos aditivos presentes na solução, pelo valor de pH da solução e pela degradação microbiana. Normalmente, para obter melhor desempenho de viscosidade ou reduzir o custo de uso, é necessário adicionar modificadores de reologia, como argila, argila modificada, pó de polímero, éter de amido e copolímero alifático, à solução aquosa de hidroxipropilmetilcelulose. Eletrólitos como cloreto, brometo, fosfato, nitrato, etc. também podem ser adicionados à solução aquosa. Esses aditivos não afetarão apenas as propriedades de viscosidade da solução aquosa, mas também afetarão outras propriedades de aplicação da hidroxipropilmetilcelulose, como retenção de água, resistência à escorrimento, etc.
A viscosidade da solução aquosa de hidroxipropilmetilcelulose é praticamente inalterada por ácidos e álcalis, sendo geralmente estável na faixa de 3 a 11. Ela pode suportar uma certa quantidade de ácidos fracos, como ácido fórmico, ácido acético, ácido fosfórico, ácido bórico, ácido cítrico, etc. No entanto, o ácido concentrado reduz a viscosidade. No entanto, soda cáustica, hidróxido de potássio, água de cal, etc., têm pouco efeito sobre ela. Comparado a outros éteres de celulose,hidroxipropilmetilceluloseA solução aquosa tem boa estabilidade antimicrobiana, a principal razão é que a hidroxipropilmetilcelulose possui grupos hidrofóbicos com alto grau de substituição e impedimento estérico de grupos. No entanto, como a reação de substituição geralmente não é uniforme, a unidade de anidroglicose não substituída é mais facilmente erodida por microrganismos, resultando na degradação das moléculas de éter de celulose e na cisão da cadeia. O desempenho é que a viscosidade aparente da solução aquosa diminui. Se for necessário armazenar a solução aquosa de hidroxipropilmetilcelulose por um longo período, recomenda-se adicionar uma quantidade vestigial de agente antifúngico para que a viscosidade não mude significativamente. Ao escolher agentes antifúngicos, conservantes ou fungicidas, você deve prestar atenção à segurança e escolher produtos que não sejam tóxicos para o corpo humano, tenham propriedades estáveis e sejam inodoros, como os fungicidas AMICAL da DOW Chem, os conservantes CANGUARD64, os agentes bacterianos FUELSAVER e outros produtos. podem desempenhar um papel correspondente.
Horário da publicação: 28/04/2024