A hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) é um éter misto de celulose não iônico, diferentemente do éter misto de metilcarboximetilcelulose iônico, e não reage com metais pesados. A presença de radicais de oxigênio, devido ao teor de hidroxipropilmetilcelulose e à variação na proporção de grupos hidroxipropil e viscosidade, resulta em diferentes variedades com desempenhos distintos. Por exemplo, variedades com alto teor de metoxila e baixo teor de hidroxipropil apresentam desempenho semelhante ao da metilcelulose, enquanto variedades com baixo teor de metoxila e alto teor de hidroxipropil apresentam desempenho semelhante ao da hidroxipropilmetilcelulose. No entanto, mesmo contendo pequenas quantidades de grupos hidroxipropil ou metoxila, cada variedade apresenta diferenças significativas em sua solubilidade em solventes orgânicos e temperatura de floculação em solução aquosa.
1, solubilidade da hidroxipropilmetilcelulose
A hidroxipropilmetilcelulose, em termos de solubilidade em água, é na verdade um tipo de metilcelulose modificada com óxido de propileno (anel metiloxipropil), portanto, ainda apresenta características semelhantes às da metilcelulose, sendo solúvel em água fria e insolúvel em água quente. No entanto, a temperatura de gelificação da hidroxipropilmetilcelulose modificada é muito superior à da metilcelulose em água quente. Por exemplo, a viscosidade da solução aquosa de hidroxipropilmetilcelulose com 2% de teor de metoxi (DS = 0,73) e teor de hidroxipropil (MS = 0,46) é de 500 mPa a 20 °C. A temperatura de gelificação do produto S é próxima de 100 °C, enquanto a da metilcelulose na mesma temperatura é de apenas cerca de 55 °C. Quanto à sua solubilidade em água, também houve uma grande melhora; por exemplo, após a trituração da hidroxipropilmetilcelulose (granulometria de 0,2 a 0,5 mm a 20 °C), a viscosidade aquosa de 4% e 2 pA⁻¹ dos produtos pode ser facilmente dissolvida em água sem necessidade de resfriamento à temperatura ambiente.
(2) A solubilidade da hidroxipropilmetilcelulose em solventes orgânicos é superior à da metilcelulose. A metilcelulose requer um grau de substituição metoxi de 2,1 ou mais, e contém hidroxipropil MS = 1,5~1,8 e metoxi DS = 0,2~1,0. A hidroxipropilmetilcelulose de alta viscosidade, com grau de substituição total acima de 1,8, é solúvel em soluções de metanol e etanol anidros, apresentando solubilidade em água e em solventes termoplásticos. Também é solúvel em hidrocarbonetos clorados, como diclorometano e triclorometano, e em solventes orgânicos como acetona, álcool isopropílico e álcool diacetona. Sua solubilidade em solventes orgânicos é superior à solubilidade em água.
2, viscosidade da hidroxipropilmetilcelulose dos fatores de influência
A determinação da viscosidade da hidroxipropilmetilcelulose, utilizando uma solução aquosa a 2% como padrão, foi realizada a 20 °C. A viscosidade do mesmo produto, com o aumento da concentração, aumentou. Para produtos com a mesma concentração e diferentes massas moleculares, observou-se que produtos com maior massa molecular apresentavam viscosidade mais elevada. Sua relação com a temperatura é semelhante à da metilcelulose: com o aumento da temperatura, a viscosidade começa a diminuir, mas ao atingir uma determinada temperatura, aumenta repentinamente, levando à gelificação. A temperatura de gelificação de produtos com baixa viscosidade é superior à de produtos com alta viscosidade. O ponto de gelificação, além da viscosidade do éter, também está relacionado à proporção de grupos metoxi e hidroxipropil e ao grau total de substituição. É importante notar que a hidroxipropilmetilcelulose também é pseudoplástica; sua solução é estável quando armazenada à temperatura ambiente e não apresenta degradação da viscosidade, exceto por possível degradação enzimática.
3, resistência ácida e alcalina da hidroxipropilmetilcelulose
A hidroxipropilmetilcelulose, em geral, é estável em meio ácido e alcalino, não sendo afetada na faixa de pH 2 a 12. Ela tolera uma certa quantidade de ácidos fracos, como ácido fórmico, ácido acético, ácido cítrico, ácido succínico, ácido fosfórico, ácido bórico, etc. No entanto, ácidos concentrados reduzem sua viscosidade. Álcalis como soda cáustica, hidróxido de potássio e água de cal não a afetam, mas o efeito de aumento da viscosidade da solução diminui gradualmente com o tempo.
4. A hidroxipropilmetilcelulose pode ser misturada.
A solução de hidroxipropilmetilcelulose pode ser misturada com compostos poliméricos solúveis em água, tornando-se uma solução transparente e uniforme com maior viscosidade. Esses compostos de alto peso molecular incluem polietilenoglicol, acetato de polivinila, polisilicone, polimetilvinilsiloxano, hidroxietilcelulose e metilcelulose, entre outros. Compostos poliméricos naturais, como goma arábica, goma de alfarroba, goma de espinheiro, etc., também apresentam boa mistura com sua solução. A hidroxipropilmetilcelulose também pode ser misturada com ácido esteárico, ácido palmítico, éster de manitol ou éster de sorbitol, bem como com glicerol, sorbitol e manitol; esses compostos podem ser usados como plastificantes para a hidroxipropilmetilcelulose.
5, hidroxipropilmetilcelulose insolúvel solúvel em água
A hidroxipropilmetilcelulose, insolúvel em éter de celulose solúvel em água, pode ser reticulada superficialmente com aldeídos, fazendo com que esses éteres solúveis em água precipitem na solução e se tornem insolúveis em água. Além disso, torna a hidroxipropilmetilcelulose insolúvel em aldeídos, formaldeído, glioxal, succinildeído, dialdeído, etc. No caso do formaldeído, deve-se atentar especialmente para o valor do pH da solução, pois a reação com o glioxal é mais rápida nesse pH. Por isso, na produção industrial, o glioxal é comumente utilizado como agente reticulante. A dosagem desse tipo de agente reticulante na solução é de 0,2% a 10% da massa do éter, sendo o ideal de 7% a 10%, e a dosagem de 3,3% a 6% para o glioxal é a mais adequada. A temperatura de tratamento geralmente varia de 0 a 30 °C e o tempo de reação de 1 a 120 minutos. A reação de reticulação precisa ser realizada em meio ácido. Geralmente, adiciona-se um ácido inorgânico forte ou um ácido carboxílico orgânico à solução para ajustar o pH para cerca de 2 a 6, preferencialmente entre 4 e 6, e então adicionam-se aldeídos para a reação de reticulação. Os ácidos utilizados são ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido fórmico, ácido acético, ácido hidroxiacético, ácido succínico ou ácido cítrico, sendo o ácido fórmico ou o ácido acético os melhores, embora o ácido fórmico seja o mais indicado. Ácidos e aldeídos também podem ser adicionados simultaneamente para permitir a reticulação da solução na faixa de pH desejada. Essa reação é frequentemente utilizada na etapa final do processo de preparação do éter de celulose, de modo que o éter de celulose não se dissolva, facilitando a lavagem e purificação com água a 20-25 °C. Quando o produto for utilizado, substâncias alcalinas podem ser adicionadas à solução para ajustar o pH e acelerar a sua dissolução. Este método também pode ser usado quando uma solução de éter de celulose é utilizada para fazer um filme e, em seguida, o filme é tratado para se tornar insolúvel.
6, hidroxipropilmetilcelulose antienzimática
Em teoria, a resistência enzimática da hidroxipropilmetilcelulose, um derivado da celulose, é atribuída a uma combinação sólida de grupos substituintes em cada grupo anidroglicose, o que a torna menos suscetível à degradação por microrganismos. No entanto, na prática, mesmo com um valor de substituição superior a 1, o produto final sofre degradação enzimática. Isso se deve ao fato de que o grau de substituição em cada grupo da cadeia de celulose não é uniforme. Os microrganismos podem degradar os grupos de glicose desidratados próximos aos grupos não substituídos, formando açúcares que podem ser absorvidos como alimento. Portanto, se o grau de substituição por eterificação da celulose aumentar, a resistência do éter de celulose à degradação enzimática também aumentará. Relata-se que, sob condições controladas, a viscosidade residual da hidroxipropilmetilcelulose (DS=1,9), metilcelulose (DS=1,83), metilcelulose (DS=1,66) e hidroxietilcelulose (1,7%) foi de 13,2%, 7,3%, 3,8% e 1,7%, respectivamente. A hidroxipropilmetilcelulose possui forte atividade antienzimática. Assim, a excelente atividade antienzimática da hidroxipropilmetilcelulose, combinada com sua boa dispersão, espessamento e formação de filme, permite sua aplicação em revestimentos de emulsão, etc., geralmente sem a necessidade de adição de conservantes. No entanto, para evitar o armazenamento prolongado da solução ou possível contaminação externa, podem ser adicionados conservantes, cuja seleção deve ser determinada de acordo com os requisitos finais da solução. O acetato de fenilmercúrio e o fluossilicato de manganês são conservantes eficazes, porém tóxicos, e devem ser manuseados com cuidado. Geralmente, adiciona-se de 1 a 5 mg de acetato de fenilmercúrio por litro de solução.
7. Desempenho da membrana de hidroxipropilmetilcelulose
O filme de hidroxipropilmetilcelulose apresenta excelente desempenho. Sua solução aquosa ou em solvente orgânico, quando aplicada sobre uma placa de vidro, após a secagem, torna-se um filme incolor, transparente e resistente. Possui boa resistência à umidade e permanece sólido em altas temperaturas. A adição de plastificantes higroscópicos, como glicerol e sorbitol, pode aumentar seu alongamento e flexibilidade, sendo estes os mais adequados para melhorar a flexão. A concentração usual da solução é de 2% a 3%, e a dosagem do plastificante é de 10% a 20% em relação ao éter de celulose. Se o teor de plastificante for muito alto, pode ocorrer o fenômeno de contração por desidratação coloidal em alta umidade. A resistência à tração do filme com adição de plastificante é muito maior do que a do filme sem adição, e aumenta com o aumento da quantidade adicionada, assim como a higroscopicidade do filme.
Data da publicação: 08/09/2022