Hidroxipropilmetilcelulozăeste un tip de eter mixt de celuloză neionic. Spre deosebire de eterul mixt ionic de metil carboximetil celuloză, acesta nu reacționează cu metalele grele. Datorită raporturilor diferite dintre conținutul de metoxil și conținutul de hidroxipropil din hidroxipropil metilceluloză și vâscozităților diferite, există multe varietăți cu proprietăți diferite, de exemplu, conținut ridicat de metoxil și conținut scăzut de hidroxipropil. Performanța sa este apropiată de cea a metilcelulozei, în timp ce performanța conținutului scăzut de metoxil și a conținutului ridicat de hidroxipropil este apropiată de cea a hidroxipropil metilcelulozei. Cu toate acestea, în fiecare varietate, deși conține doar o cantitate mică de grupare hidroxipropil sau o cantitate mică de grupare metoxil, există diferențe mari în ceea ce privește solubilitatea în solvenți organici sau temperatura de floculare în soluții apoase.
(1) Proprietățile de solubilitate ale hidroxipropilmetilcelulozei
① Solubilitatea hidroxipropilmetilcelulozei în apăHidroxipropilmetilcelulozăeste de fapt un tip de metilceluloză modificată cu oxid de propilenă (metoxi-propilenă), deci are aceleași proprietăți ca și metilceluloza, având caracteristici similare de solubilitate în apă rece și insolubilitate în apă fierbinte. Cu toate acestea, datorită grupării hidroxipropil modificate, temperatura sa de gelificare în apă fierbinte este mult mai mare decât cea a metilcelulozei. De exemplu, vâscozitatea soluției apoase de hidroxipropilmetilceluloză cu un conținut de metoxi de 2%, gradul de substituție DS=0,73 și conținutul de hidroxipropil MS=0,46, este de 500 mPa·s la 20°C, iar temperatura sa de gelificare poate ajunge aproape de 100°C, în timp ce metilceluloza la aceeași temperatură este de numai aproximativ 55°C. În ceea ce privește solubilitatea sa în apă, aceasta a fost, de asemenea, mult îmbunătățită. De exemplu, hidroxipropilmetilceluloza pulverizată (formă granulară 0,2~0,5 mm la 20°C cu o vâscozitate a soluției apoase de 4% de 2 pa•s) poate fi obținută la temperatura camerei, fiind ușor solubilă în apă fără răcire.
② Solubilitatea hidroxipropilmetilcelulozei în solvenți organici Solubilitatea hidroxipropilmetilcelulozei în solvenți organici este, de asemenea, mai bună decât cea a metilcelulozei. Metilceluloza trebuie să aibă un grad de substituție metoxil de 2,1. Produsele de mai sus, dar conțin hidroxipropil MS = 1,5 ~ 1,8 și metoxil DS = 0,2 ~ 1,0, hidroxipropilmetilceluloza de înaltă vâscozitate cu un grad total de substituție peste 1,8 se dizolvă în soluții anhidre de metanol și etanol și are termoplasticitate și solubilitate în apă. De asemenea, este solubilă în hidrocarburi clorurate, cum ar fi clorura de metilen și cloroformul, și în solvenți organici, cum ar fi acetona, izopropanolul și alcoolul diacetonic. Solubilitatea sa în solvenți organici este mai bună decât solubilitatea în apă.
(2) Factori care influențează vâscozitatea hidroxipropilmetilcelulozei Determinarea vâscozității standard a hidroxipropilmetilcelulozei este aceeași ca și cea a altor eteri de celuloză. Se măsoară la 20°C cu o soluție apoasă 2% ca standard. Vâscozitatea aceluiași produs crește odată cu creșterea concentrației. Pentru produsele cu greutăți moleculare diferite la aceeași concentrație, produsul cu o greutate moleculară mai mare are o vâscozitate mai mare. Relația sa cu temperatura este similară cu cea a metilcelulozei. Când temperatura crește, vâscozitatea începe să scadă, dar când atinge o anumită temperatură, vâscozitatea crește brusc și are loc gelificarea. Temperatura de gelificare a produselor cu vâscozitate scăzută este mai mare. Punctul său de gelificare nu este legat doar de vâscozitatea eterului, ci și de raportul de compoziție dintre gruparea metoxil și gruparea hidroxipropil din eter și de mărimea gradului total de substituție. Trebuie menționat că hidroxipropilmetilceluloza este, de asemenea, pseudoplastică, iar soluția sa este stabilă la temperatura camerei fără nicio degradare a vâscozității, cu excepția posibilității de degradare enzimatică.
(3) Toleranța la sare a hidroxipropilmetilcelulozei Deoarece hidroxipropilmetilceluloza este un eter neionic, aceasta nu este ionizată în mediu apos, spre deosebire de alți eteri ionici de celuloză, cum ar fi celuloza carboximetilbazică, în soluție reacționând cu ionii de metale grele și precipitând. Sărurile generale, cum ar fi clorura, bromura, fosfatul, nitratul etc., nu vor precipita atunci când sunt adăugate în soluția sa apoasă. Cu toate acestea, adăugarea de sare are o oarecare influență asupra temperaturii de floculare a soluției sale apoase. Când concentrația de sare crește, temperatura gelului scade. Când concentrația de sare este sub punctul de floculare, vâscozitatea soluției tinde să crească. Prin urmare, se adaugă o anumită cantitate de sare, în aplicație, putând obține un efect de îngroșare mai economic. Prin urmare, în unele aplicații, este mai bine să se utilizeze un amestec de eter de celuloză și sare decât o concentrație mai mare de soluție de eter pentru a obține efectul de îngroșare.
(4) Rezistența hidroxipropilmetilcelulozei la acid și alcalii Hidroxipropilmetilceluloza este în general stabilă la acizi și alcalii și nu este afectată în intervalul de pH 2~12. Poate rezista la o anumită cantitate de acid ușor, cum ar fi acidul formic, acidul acetic, acidul citric, acidul succinic, acidul fosforic, acidul boric etc. Însă acidul concentrat are efectul de reducere a vâscozității. Alcalii precum soda caustică, potasa caustică și apa de var nu au niciun efect asupra acesteia, dar pot crește ușor vâscozitatea soluției și apoi o pot reduce treptat.
(5) Miscibilitatea hidroxipropilmetilcelulozei Soluția de hidroxipropilmetilceluloză poate fi amestecată cu compuși polimerici solubili în apă pentru a obține o soluție uniformă și transparentă cu vâscozitate mai mare. Acești compuși polimerici includ polietilen glicol, acetat de polivinil, polisilicon, polimetilvinilsiloxan, hidroxietilceluloză și metilceluloză. Compușii naturali cu greutate moleculară mare, cum ar fi guma arabică, guma de carrub, guma karaya etc., au, de asemenea, o bună compatibilitate cu soluția sa. Hidroxipropilmetilceluloza poate fi, de asemenea, amestecată cu ester de manitol sau ester de sorbitol al acidului stearic sau acidului palmitic și poate fi, de asemenea, amestecată cu glicerină, sorbitol și manitol, iar acești compuși pot fi utilizați ca plastifiant pentru celuloză ca hidroxipropilmetilceluloză.
(6) Insolubilul solubil în apăeteri de celulozăHidroxipropilmetilceluloza poate realiza reticularea superficială cu aldehidele, astfel încât acești eteri solubili în apă sunt precipitați în soluție și devin insolubili în apă. Aldehidele care fac hidroxipropilmetilceluloza insolubilă includ formaldehida, glioxalul, aldehida succinică, adipaldehida etc. Atunci când se utilizează formaldehidă, trebuie acordată o atenție deosebită valorii pH-ului soluției, printre care glioxalul reacționează mai rapid, astfel încât glioxalul este utilizat în mod obișnuit ca agent de reticulare în producția industrială. Dozajul acestui tip de agent de reticulare în soluție este de 0,2%~10% din masa eterului, de preferință 7%~10%, de exemplu, 3,3%~6% glioxal este cel mai potrivit. În general, temperatura de tratament este de 0~30℃, iar timpul este de 1~120 min. Reacția de reticulare trebuie efectuată în condiții acide. În general, pH-ul soluției este ajustat la aproximativ 2~6 prin adăugarea în soluție a unui acid anorganic tare sau a unui acid carboxilic organic, de preferință între 4~6, apoi se adaugă aldehide pentru a efectua reacția de reticulare. Acidul utilizat poate fi acid clorhidric, acid sulfuric, acid fosforic, acid formic, acid acetic, acid hidroxiacetic, acid succinic sau acid citric etc., în care se recomandă utilizarea acidului formic sau a acidului acetic, iar acidul formic este optim. Acidul și aldehida pot fi, de asemenea, adăugate simultan pentru a permite soluției să sufere o reacție de reticulare în intervalul de pH dorit. Această reacție este adesea utilizată în procesul de tratare finală în procesul de preparare a eterilor de celuloză. După ce eterul de celuloză este insolubil, este convenabil să fie utilizat.
Apă la 20~25℃ pentru spălare și purificare. În timpul utilizării, se pot adăuga substanțe alcaline în soluție pentru a ajusta pH-ul soluției la alcalinitate, iar produsul se va dizolva rapid în soluție. Această metodă este aplicabilă și tratării peliculei după ce soluția de eter de celuloză este transformată într-o peliculă pentru a o transforma într-o peliculă insolubilă.
(7) Rezistența enzimatică a hidroxipropilmetilcelulozei este teoretic reprezentată de derivații de celuloză, cum ar fi fiecare grupă anhidroglucoză; dacă există o grupă substituentă ferm legată, nu este ușor să fie infectată de microorganisme, dar, de fapt, produsul finit. Când valoarea de substituție depășește 1, acesta va fi degradat și de enzime, ceea ce înseamnă că gradul de substituție al fiecărei grupe de pe lanțul de celuloză nu este suficient de uniform, iar microorganismele pot eroda gruparea anhidroglucoză nesubstituită pentru a forma zaharuri, ca nutrienți pe care microorganismele să îi absoarbă. Prin urmare, dacă gradul de substituție prin eterificare a celulozei crește, rezistența la eroziunea enzimatică a eterului de celuloză va crește și ea. Conform rapoartelor, în condiții controlate, rezultatele hidrolizei enzimelor produse, vâscozitatea reziduală a hidroxipropilmetilcelulozei (DS = 1,9) este de 13,2%, metilceluloza (DS = 1,83) este de 7,3%, metilceluloza (DS = 1,66) este de 3,8% și hidroxietilceluloza este de 1,7%. Se poate observa că hidroxipropilmetilceluloza are o puternică capacitate antienzimatică. Prin urmare, rezistența excelentă la enzime a hidroxipropilmetilcelulozei, combinată cu proprietățile sale bune de dispersabilitate, îngroșare și formare de peliculogen, este utilizată în acoperiri cu emulsie apoasă etc. și, în general, nu este necesară adăugarea de conservanți. Cu toate acestea, pentru depozitarea pe termen lung a soluției sau pentru posibila contaminare din exterior, se pot adăuga conservanți ca măsură de precauție, iar alegerea poate fi determinată în funcție de cerințele finale ale soluției. Acetatul de fenilmercur și fluorosilicatul de mangan sunt conservanți eficienți, dar toți au toxicitate, trebuie acordată atenție operațiunii. În general, se pot adăuga în soluție 1~5 mg de acetat de fenilmercur per litru de doză.
(8) ExecutareahidroxipropilmetilcelulozăHidroxipropilmetilceluloza are proprietăți excelente de formare a unei pelicule. Soluția sa apoasă sau soluția de solvent organic este depusă pe o placă de sticlă și devine incoloră și transparentă după uscare. Este o peliculă rezistentă. Are o bună rezistență la umiditate și rămâne solidă la temperaturi ridicate. Dacă se adaugă un plastifiant higroscopic, alungirea și flexibilitatea acesteia pot fi îmbunătățite. În ceea ce privește îmbunătățirea flexibilității, plastifianții precum glicerina și sorbitolul sunt cei mai potriviți. În general, concentrația soluției este de 2%~3%, iar cantitatea de plastifiant este de 10%~20% eter de celuloză. Dacă conținutul de plastifiant este prea mare, la umiditate ridicată va apărea contracție prin deshidratare coloidală. Rezistența la tracțiune a peliculei cu plastifiant adăugat este mult mai mare decât cea a celei fără plastifiant și crește odată cu creșterea cantității adăugate. În ceea ce privește higroscopicitatea peliculei, aceasta crește și ea odată cu creșterea cantității de plastifiant.
Data publicării: 25 aprilie 2024