Vlastnosti hydroxypropylmetylcelulózy

Hydroxypropylmetylcelulóza je druh neiónového zmesového éteru celulózy. Na rozdiel od iónového zmesového éteru metylkarboxymetylcelulózy nereaguje s ťažkými kovmi. Vzhľadom na rozdielny pomer 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 nízky obsah metoxylových skupín a vysoký obsah hydroxypropylových skupín sa blížia k 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
①Rozpustnosť hydroxypropylmetylcelulózy vo vode Hydroxypropylmetylcelulóza je v skutočnosti druh metylcelulózy modifikovanej propylénoxidom (metoxypropylénom), takže má stále rovnaké vlastnosti ako metylcelulóza Celulóza má podobné charakteristiky rozpustnosti v studenej vode a nerozpustnosti v horúcej vode. Avšak kvôli modifikovanej hydroxypropylovej skupine je jej teplota gélovania v horúcej vode oveľa vyššia ako u metylcelulózy. Napríklad viskozita vodného roztoku hydroxypropylmetylcelulózy s 2 % obsahom metoxy skupiny, stupeň substitúcie DS = 0,73 a obsahom hydroxypropyl skupiny MS = 0,46 je 500 mpa·s pri 20 °C a teplota gélovania môže dosiahnuť takmer 100 °C, zatiaľ čo metylcelulóza je pri rovnakej teplote iba okolo 55 °C. Pokiaľ ide o jej rozpustnosť vo vode, tiež sa výrazne zlepšila. Napríklad prášková hydroxypropylmetylcelulóza (granulovaný tvar 0,2 ~ 0,5 mm pri 20 °C s viskozitou 4 % vodného roztoku 2 Pa•s je možné zakúpiť za cenu. Pri izbovej teplote je ľahko rozpustná vo vode bez chladenia.

②Rozpustnosť hydroxypropylmetylcelulózy v organických rozpúšťadlách Rozpustnosť hydroxypropylmetylcelulózy v organických rozpúšťadlách je tiež lepšia ako rozpustnosť metylcelulózy. Pri produktoch s hodnotou nad 2,1 je vysokoviskózna hydroxypropylmetylcelulóza s obsahom hydroxypropylmetylcelulózy MS = 1,5 ~ 1,8 a metoxy DS = 0,2 ~ 1,0 s celkovým stupňom substitúcie nad 1,8 stredne rozpustná v bezvodých roztokoch metanolu a etanolu, termoplasticky a vo vode rozpustná. 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 a meria sa pri 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 neionizuje vo vodnom prostredí. Napríklad karboxymetylcelulóza reaguje s iónmi ťažkých kovov a v roztoku sa vyzráža. Všeobecné soli, ako sú chloridy, bromidy, fosfáty, dusičnany atď., sa po pridaní do vodného roztoku nevyzrážajú. Pridanie soli má však 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 v praxi 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. Koncentrovaná kyselina však znižuje 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) Kompatibilita hydroxypropylmetylcelulózy Roztok hydroxypropylmetylcelulózy sa môže zmiešať s vo vode rozpustnými polymérnymi zlúčeninami za vzniku jednotného a transparentného roztoku s vyššou viskozitou. Medzi tieto polymérne zlúčeniny patrí polyetylénglykol, polyvinylacetát, polysilikón, polymetylvinylsiloxán, hydroxyetylcelulóza a metylcelulóza. Prírodné vysokomolekulárne zlúčeniny, ako je arabská guma, svätojánska guma, karaya guma atď., majú tiež dobrú kompatibilitu 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) Nerozpustné vo vode rozpustné étery celulózy hydroxypropylmetylcelulózy môžu 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. Množstvo 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 kyslých podmienkach. Vo všeobecnosti sa do roztoku najprv pridá anorganická silná kyselina alebo organická karboxylová kyselina, aby sa pH roztoku upravilo na približne 2 až 6, výhodne medzi 4 až 6, a potom sa pridajú aldehydy, aby sa vykonala zosieťovacia reakcia. Použitá kyselina môže mať kyselinu chlorovodíkovú, kyselinu sírovú, kyselinu fosforečnú, kyselinu mravčiu, kyselinu octovú, kyselinu 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. Keď je éter celulózy nerozpustný, je vhodné 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 Teoreticky nie sú deriváty celulózy, ako napríklad pevne viazaná substitučná skupina na každej anhydroglukózovej skupine, náchylné na mikrobiálnu eróziu. V skutočnosti však, keď hodnota substitúcie hotového produktu presiahne 1, bude tiež degradovaný enzýmami, čo znamená, že stupeň substitúcie každej skupiny na celulózovom reťazci nie je dostatočne rovnomerný a mikroorganizmy môžu erodovať na nesubstituovanej anhydroglukózovej skupine. Cukry sa tvoria a absorbujú ako živiny pre mikroorganizmy. Preto, ak sa zvýši stupeň éterifikačnej substitúcie celulózy, zvýši sa aj odolnosť éteru celulózy voči enzymatickej erózii. Podľa správ je za kontrolovaných podmienok hydrolýza enzýmami výsledkom 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) Výkon hydroxypropylmetylcelulózovej fólie Hydroxypropylmetylcelulóza má vynikajúce filmotvorné vlastnosti. Jej vodný roztok alebo roztok v organickom rozpúšťadle sa nanesie na sklenenú platňu a po vysušení sa uvoľní. Film je farebný, priehľadný a 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 fólie s pridaným zmäkčovadlom je oveľa väčšia ako pevnosť bez zmäkčovadla a zvyšuje sa so zvyšujúcim sa množstvom pridaného zmäkčovadla. Pokiaľ ide o hygroskopickosť fólie, tá sa tiež zvyšuje so zvyšujúcim sa množstvom zmäkčovadla.