HydroxypropylmetylcelulózaJe to druh neiónového zmesového éteru celulózy. Na rozdiel od iónového zmesového éteru metylkarboxymetylcelulózy nereaguje s ťažkými kovmi. Vzhľadom na rôzne pomery obsahu metoxylových skupín a hydroxypropylových skupín v hydroxypropylmetylcelulóze a rôzne viskozity existuje mnoho odrôd s rôznymi vlastnosťami, napríklad vysoký obsah metoxylových skupín a nízky obsah hydroxypropylových skupín. Jeho vlastnosti sa blížia k vlastnostiam metylcelulózy, zatiaľ čo vlastnosti nízkeho obsahu metoxylových skupín a vysokého obsahu hydroxypropylových skupín sa blížia vlastnostiam hydroxypropylmetylcelulózy. Avšak v každej odrode, hoci obsahuje len malé množstvo hydroxypropylových skupín alebo malé množstvo metoxylových skupín, existujú veľké rozdiely v rozpustnosti v organických rozpúšťadlách alebo teplote flokulácie vo vodných roztokoch.
(1) Rozpustnosť hydroxypropylmetylcelulózy
① Rozpustnosť hydroxypropylmetylcelulózy vo vodeHydroxypropylmetylcelulózaV skutočnosti je to druh metylcelulózy modifikovanej propylénoxidom (metoxypropylénom), takže má stále rovnaké vlastnosti ako metylcelulóza, má podobné charakteristiky rozpustnosti v studenej vode a nerozpustnosti v horúcej vode. Avšak kvôli modifikovanej hydroxypropylovej skupine je jej teplota gélovatenia v horúcej vode oveľa vyššia ako u metylcelulózy. Napríklad viskozita vodného roztoku hydroxypropylmetylcelulózy s 2 % obsahom metoxy skupiny, stupňom substitúcie DS = 0,73 a obsahom hydroxypropyl skupiny MS = 0,46 je 500 mpa·s pri 20 °C a teplota gélovatenia môže dosiahnuť takmer 100 °C, zatiaľ čo metylcelulóza je pri rovnakej teplote iba okolo 55 °C. Pokiaľ ide o jej rozpustnosť vo vode, aj jej rozpustnosť sa výrazne zlepšila. Napríklad prášková hydroxypropylmetylcelulóza (granulovaný tvar 0,2 až 0,5 mm pri 20 °C s viskozitou 4 % vodného roztoku 2 Pa·s je dostupná pri izbovej teplote a je ľahko rozpustná vo vode bez chladenia.
② Rozpustnosť hydroxypropylmetylcelulózy v organických rozpúšťadlách Rozpustnosť hydroxypropylmetylcelulózy v organických rozpúšťadlách je tiež lepšia ako rozpustnosť metylcelulózy. Metylcelulóza musí mať stupeň metoxylovej substitúcie 2,1. Vyššie uvedené produkty, ale obsahujú hydroxypropyl MS = 1,5 až 1,8 a metoxy DS = 0,2 až 1,0, majú vysoko viskóznu hydroxypropylmetylcelulózu s celkovým stupňom substitúcie nad 1,8, ktorá sa rozpúšťa v bezvodých roztokoch metanolu a etanolu a má termoplasticitu a rozpustnosť vo vode. Je tiež rozpustná v chlórovaných uhľovodíkoch, ako je metylénchlorid a chloroform, a v organických rozpúšťadlách, ako je acetón, izopropanol a diacetónalkohol. Jej rozpustnosť v organických rozpúšťadlách je lepšia ako rozpustnosť vo vode.
(2) Faktory ovplyvňujúce viskozitu hydroxypropylmetylcelulózy Štandardné stanovenie viskozity hydroxypropylmetylcelulózy je rovnaké ako u iných éterov celulózy. Meria sa pri teplote 20 °C s 2 % vodným roztokom ako štandardom. Viskozita toho istého produktu sa zvyšuje so zvyšujúcou sa koncentráciou. Pri produktoch s rôznymi molekulovými hmotnosťami pri rovnakej koncentrácii má produkt s vyššou molekulovou hmotnosťou vyššiu viskozitu. Jeho vzťah k teplote je podobný ako u metylcelulózy. Keď teplota stúpa, viskozita začína klesať, ale keď dosiahne určitú teplotu, viskozita náhle stúpne a dochádza ku gélácii. Teplota gélovania produktov s nízkou viskozitou je vyššia. Jeho bod gélovania nesúvisí len s viskozitou éteru, ale aj s pomerom metoxylových a hydroxypropylových skupín v éteri a s veľkosťou celkového stupňa substitúcie. Treba poznamenať, že hydroxypropylmetylcelulóza je tiež pseudoplastická a jej roztok je stabilný pri izbovej teplote bez akejkoľvek degradácie viskozity, s výnimkou možnosti enzymatickej degradácie.
(3) Tolerancia hydroxypropylmetylcelulózy voči soli Keďže hydroxypropylmetylcelulóza je neiónový éter, na rozdiel od iných iónových éterov celulózy, ako je karboxymetylcelulóza, v roztoku neionizuje a nereaguje s iónmi ťažkých kovov a nezráža sa. Všeobecné soli, ako sú chloridy, bromidy, fosfáty, dusičnany atď., sa po pridaní do vodného roztoku nezrážajú. Pridanie soli však má určitý vplyv na teplotu flokulácie vodného roztoku. Keď sa koncentrácia soli zvýši, teplota gélu sa zníži. Keď je koncentrácia soli pod bodom flokulácie, viskozita roztoku má tendenciu stúpať. Preto sa pridaním určitého množstva soli môže dosiahnuť zahusťovací účinok ekonomickejšie. Preto je v niektorých aplikáciách na dosiahnutie zahusťovacieho účinku lepšie použiť zmes éteru celulózy a soli ako roztok éteru s vyššou koncentráciou.
(4) Odolnosť hydroxypropylmetylcelulózy voči kyselinám a zásadám Hydroxypropylmetylcelulóza je vo všeobecnosti stabilná voči kyselinám a zásadám a nie je ovplyvnená v rozmedzí pH 2 až 12. Dokáže odolať určitému množstvu ľahkých kyselín, ako je kyselina mravčia, kyselina octová, kyselina citrónová, kyselina jantárová, kyselina fosforečná, kyselina boritá atď. Koncentrované kyseliny však znižujú viskozitu. Zásady, ako je hydroxid sodný, hydroxid draselný a vápenná voda, na ňu nemajú žiadny vplyv, ale môžu mierne zvýšiť viskozitu roztoku a potom ju pomaly znižovať.
(5) Miešateľnosť hydroxypropylmetylcelulózy Roztok hydroxypropylmetylcelulózy sa môže zmiešať s vo vode rozpustnými polymérnymi zlúčeninami, čím sa získa jednotný a transparentný roztok s vyššou viskozitou. Medzi tieto polymérne zlúčeniny patrí polyetylénglykol, polyvinylacetát, polysilikón, polymetylvinylsiloxán, hydroxyetylcelulóza a metylcelulóza. Prírodné vysokomolekulárne zlúčeniny, ako je arabská guma, svätojánska guma, karaja guma atď., majú tiež dobrú znášanlivosť s týmto roztokom. Hydroxypropylmetylcelulóza sa môže tiež zmiešať s manitolesterom alebo sorbitolesterom kyseliny stearovej alebo kyseliny palmitovej a môže sa tiež zmiešať s glycerínom, sorbitolom a manitolom a tieto zlúčeniny sa môžu použiť ako zmäkčovadlo pre celulózu na báze hydroxypropylmetylcelulózy.
(6) Nerozpustný vo vode rozpustnýétery celulózyHydroxypropylmetylcelulóza môže vykonávať povrchové zosieťovanie s aldehydmi, takže tieto vo vode rozpustné étery sa v roztoku vyzrážajú a stávajú sa nerozpustnými vo vode. Medzi aldehydy, ktoré spôsobujú nerozpustnosť hydroxypropylmetylcelulózy, patrí formaldehyd, glyoxal, sukcinátový aldehyd, adipaldehyd atď. Pri použití formaldehydu je potrebné venovať osobitnú pozornosť hodnote pH roztoku, pretože glyoxal reaguje rýchlejšie, preto sa glyoxal bežne používa ako zosieťovacie činidlo v priemyselnej výrobe. Dávkovanie tohto druhu zosieťovacieho činidla v roztoku je 0,2 % až 10 % hmotnosti éteru, výhodne 7 % až 10 %, napríklad najvhodnejšie je 3,3 % až 6 % glyoxalu. Vo všeobecnosti je teplota spracovania 0 až 30 ℃ a čas je 1 až 120 minút. Reakcia zosieťovania sa musí vykonávať v kyslom prostredí. Vo všeobecnosti sa pH roztoku upraví na približne 2 až 6 pridaním anorganickej silnej kyseliny alebo organickej karboxylovej kyseliny do roztoku, výhodne medzi 4 až 6, a potom sa pridajú aldehydy na vykonanie zosieťovacej reakcie. Použitá kyselina môže mať kyselinu chlorovodíkovú, kyselinu sírovú, kyselinu fosforečnú, kyselinu mravčiu, kyselinu octovú, hydroxyoctovú, kyselinu jantárovú alebo kyselinu citrónovú atď., pričom sa odporúča kyselina mravčia alebo kyselina octová a kyselina mravčia je optimálna. Kyselina a aldehyd sa môžu pridať aj súčasne, aby sa umožnilo zosieťovanie roztoku v požadovanom rozsahu pH. Táto reakcia sa často používa v konečnom procese spracovania pri príprave éterov celulózy. Potom, čo je éter celulózy nerozpustný, je vhodné ho použiť.
Voda s teplotou 20 ~ 25 ℃ na premytie a čistenie. Počas používania produktu je možné do roztoku produktu pridať alkalické látky, aby sa upravilo pH roztoku na zásadité, a produkt sa v roztoku rýchlo rozpustí. Táto metóda je tiež použiteľná na úpravu filmu po tom, čo sa roztok éteru celulózy použije na vytvorenie filmu, čím sa z neho vytvorí nerozpustný film.
(7) Rezistencia hydroxypropylmetylcelulózy voči enzýmom je teoreticky spojená s derivátmi celulózy, ako napríklad s anhydroglukózovou skupinou. Ak existuje pevne viazaná substitučná skupina, nie je ľahké ju infikovať mikroorganizmami. V skutočnosti však hotový produkt, keď hodnota substitúcie presiahne 1, bude tiež degradovaný enzýmami, čo znamená, že stupeň substitúcie každej skupiny v celulózovom reťazci nie je dostatočne rovnomerný a mikroorganizmy môžu erodovať nesubstituovanú anhydroglukózovú skupinu za vzniku cukrov ako živín, ktoré mikroorganizmy absorbujú. Preto, ak sa zvýši stupeň éterifikácie celulózy, zvýši sa aj odolnosť éteru celulózy voči enzymatickej erózii. Podľa správ je za kontrolovaných podmienok po hydrolýze enzýmami zvyšková viskozita hydroxypropylmetylcelulózy (DS = 1,9) 13,2 %, metylcelulózy (DS = 1,83) 7,3 %, metylcelulózy (DS = 1,66) 3,8 % a hydroxyetylcelulózy 1,7 %. Je zrejmé, že hydroxypropylmetylcelulóza má silnú antienzýmovú schopnosť. Preto sa vynikajúca enzymatická odolnosť hydroxypropylmetylcelulózy v kombinácii s jej dobrou dispergovateľnosťou, zahusťovadlom a filmotvornými vlastnosťami používa vo vodných emulzných náteroch atď. a vo všeobecnosti nevyžaduje pridávanie konzervačných látok. Avšak pre dlhodobé skladovanie roztoku alebo možnú kontamináciu zvonku je možné preventívne pridať konzervačné látky a výber sa môže určiť podľa konečných požiadaviek na roztok. Fenylortuťnatý a fluorosilikát mangánatý sú účinné konzervačné látky, ale všetky sú toxicity, preto je potrebné venovať pozornosť ich použitiu. Vo všeobecnosti sa do roztoku môže pridať 1 až 5 mg fenylortuťnate na liter dávky.
(8) VýkonhydroxypropylmetylcelulózaFilm Hydroxypropylmetylcelulóza má vynikajúce filmotvorné vlastnosti. Jej vodný roztok alebo roztok v organickom rozpúšťadle sa nanesie na sklenenú platňu a po vysušení sa stane bezfarebným a priehľadným. Film je tiež pevný. Má dobrú odolnosť voči vlhkosti a zostáva pevný aj pri vysokých teplotách. Pridaním hygroskopického zmäkčovadla sa môže zvýšiť jeho predĺženie a flexibilita. Na zlepšenie flexibility sú najvhodnejšie zmäkčovadlá, ako je glycerín a sorbitol. Koncentrácia roztoku je vo všeobecnosti 2 % až 3 % a množstvo zmäkčovadla je 10 % až 20 % éteru celulózy. Ak je obsah zmäkčovadla príliš vysoký, pri vysokej vlhkosti dôjde ku koloidnému dehydratačnému zmršťovaniu. Pevnosť v ťahu filmu s pridaným zmäkčovadlom je oveľa väčšia ako pevnosť bez zmäkčovadla a zvyšuje sa so zvyšujúcim sa množstvom pridaného zmäkčovadla. Pokiaľ ide o hygroskopickosť filmu, tá sa tiež zvyšuje so zvyšujúcim sa množstvom zmäkčovadla.
Čas uverejnenia: 25. apríla 2024