Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ)представляет собой неионный, водорастворимый смешанный эфир целлюлозы. Внешний вид - белый или слегка желтый порошок или гранулированный материал, без вкуса, без запаха, нетоксичный, химически стабильный и растворяется в воде, образуя гладкий, прозрачный и вязкий раствор. Одним из важнейших свойств гидроксипропилметилцеллюлозы при применении является то, что она увеличивает вязкость жидкости. Эффект загущения зависит от степени полимеризации (DP) продукта, концентрации эфира целлюлозы в водном растворе, скорости сдвига и температуры раствора. И других факторов.
01
Тип жидкости водного раствора ГПМЦ
В общем случае напряжение жидкости в сдвиговом потоке может быть выражено как функция только скорости сдвига ƒ(γ), если только оно не зависит от времени. В зависимости от формы ƒ(γ) жидкости можно разделить на различные типы, а именно: ньютоновские жидкости, дилатантные жидкости, псевдопластичные жидкости и пластичные жидкости Бингама.
Эфиры целлюлозы делятся на две категории: одна — неионный эфир целлюлозы, а другая — ионный эфир целлюлозы. Для реологии этих двух типов эфиров целлюлозы. SC Naik et al. провели всестороннее и систематическое сравнительное исследование растворов гидроксиэтилцеллюлозы и натрийкарбоксиметилцеллюлозы. Результаты показали, что как растворы неионного эфира целлюлозы, так и растворы ионного эфира целлюлозы были псевдопластичными. Течения, т. е. неньютоновские течения, приближаются к ньютоновским жидкостям только при очень низких концентрациях. Псевдопластичность раствора гидроксипропилметилцеллюлозы играет важную роль в применении. Например, при применении в покрытиях из-за характеристик истончения сдвига водных растворов вязкость раствора уменьшается с увеличением скорости сдвига, что способствует равномерному диспергированию частиц пигмента, а также увеличивает текучесть покрытия. Эффект очень большой; в состоянии покоя вязкость раствора относительно велика, что эффективно предотвращает отложение частиц пигмента в покрытии.
02
Метод испытания вязкости ГПМЦ
Важным показателем для измерения загущающего эффекта гидроксипропилметилцеллюлозы является кажущаяся вязкость водного раствора. Методы измерения кажущейся вязкости обычно включают метод капиллярной вязкости, метод вращательной вязкости и метод падающей вязкости.
где: - кажущаяся вязкость, мПа·с; К - постоянная вискозиметра; d - плотность образца раствора при 20/20°С; t - время прохождения раствора через верхнюю часть вискозиметра до нижней отметки, с; Измеряется время протекания стандартного масла через вискозиметр.
Однако метод измерения капиллярным вискозиметром более проблематичен. Вязкости многихэфиры целлюлозытрудно анализировать с помощью капиллярного вискозиметра, поскольку эти растворы содержат следовые количества нерастворимых веществ, которые обнаруживаются только при блокировке капиллярного вискозиметра. Поэтому большинство производителей используют ротационные вискозиметры для контроля качества гидроксипропилметилцеллюлозы. Вискозиметры Брукфилда широко используются за рубежом, а вискозиметры NDJ — в Китае.
03
Факторы, влияющие на вязкость ГПМЦ
3.1 Связь со степенью агрегации
При неизменных других параметрах вязкость раствора гидроксипропилметилцеллюлозы пропорциональна степени полимеризации (СП) или молекулярной массе или длине молекулярной цепи и увеличивается с увеличением степени полимеризации. Этот эффект более выражен в случае низкой степени полимеризации, чем в случае высокой степени полимеризации.
3.2 Связь между вязкостью и концентрацией
Вязкость гидроксипропилметилцеллюлозы увеличивается с увеличением концентрации продукта в водном растворе. Даже небольшое изменение концентрации вызовет большое изменение вязкости. При номинальной вязкости гидроксипропилметилцеллюлозы влияние изменения концентрации раствора на вязкость раствора становится все более и более очевидным.
3.3 Связь между вязкостью и скоростью сдвига
Водный раствор гидроксипропилметилцеллюлозы обладает свойством разжижения при сдвиге. Гидроксипропилметилцеллюлоза различной номинальной вязкости готовится в виде 2% водного раствора, и ее вязкость при различных скоростях сдвига измеряется соответственно. Результаты следующие, как показано на рисунке. При низкой скорости сдвига вязкость раствора гидроксипропилметилцеллюлозы существенно не изменилась. С увеличением скорости сдвига вязкость раствора гидроксипропилметилцеллюлозы с более высокой номинальной вязкостью снизилась более очевидно, в то время как раствор с низкой вязкостью явно не снизился.
3.4 Связь вязкости с температурой
Вязкость раствора гидроксипропилметилцеллюлозы сильно зависит от температуры. С повышением температуры вязкость раствора уменьшается. Как показано на рисунке, он готовится в виде водного раствора с концентрацией 2% и измеряется изменение вязкости с повышением температуры.
3.5 Другие влияющие факторы
На вязкость водного раствора гидроксипропилметилцеллюлозы также влияют добавки в растворе, значение pH раствора и микробная деградация. Обычно, чтобы получить лучшие показатели вязкости или снизить стоимость использования, необходимо добавлять модификаторы реологии, такие как глина, модифицированная глина, полимерный порошок, эфир крахмала и алифатический сополимер, в водный раствор гидроксипропилметилцеллюлозы. , а также электролиты, такие как хлорид, бромид, фосфат, нитрат и т. д., также могут быть добавлены в водный раствор. Эти добавки не только повлияют на свойства вязкости водного раствора, но и повлияют на другие свойства применения гидроксипропилметилцеллюлозы, такие как удержание воды. , устойчивость к провисанию и т. д.
Вязкость водного раствора гидроксипропилметилцеллюлозы почти не подвержена влиянию кислот и щелочей и, как правило, стабильна в диапазоне от 3 до 11. Она может выдерживать определенное количество слабых кислот, таких как муравьиная кислота, уксусная кислота, фосфорная кислота, борная кислота, лимонная кислота и т. д. Однако концентрированная кислота снизит вязкость. Но едкий натр, гидроксид калия, известковая вода и т. д. оказывают на нее незначительное влияние. По сравнению с другими эфирами целлюлозы,гидроксипропилметилцеллюлозаВодный раствор обладает хорошей антимикробной стабильностью, основная причина в том, что гидроксипропилметилцеллюлоза имеет гидрофобные группы с высокой степенью замещения и стерическими затруднениями групп. Однако, поскольку реакция замещения обычно неравномерна, незамещенная ангидроглюкозная единица наиболее легко разрушается микроорганизмами, что приводит к деградации молекул эфира целлюлозы и разрыву цепи. Эффективность заключается в том, что кажущаяся вязкость водного раствора уменьшается. Если необходимо хранить водный раствор гидроксипропилметилцеллюлозы в течение длительного времени, рекомендуется добавлять следовое количество противогрибкового средства, чтобы вязкость существенно не менялась. При выборе противогрибковых средств, консервантов или фунгицидов следует обращать внимание на безопасность и выбирать продукты, которые не токсичны для организма человека, обладают стабильными свойствами и не имеют запаха, такие как фунгициды AMICAL компании DOW Chem, консерванты CANGUARD64, бактерицидные средства FUELSAVER и другие продукты. могут играть соответствующую роль.
Время публикации: 28-04-2024