Hidroksipropil metilceluloza (HPMC)je neionski, vodotopni mešani eter celuloze. Po videzu je bel do rahlo rumen prah ali zrnat material, brez okusa in vonja, nestrupen, kemično stabilen in se raztopi v vodi, da tvori gladko, prozorno in viskozno raztopino. Ena najpomembnejših lastnosti hidroksipropil metilceluloze pri uporabi je, da poveča viskoznost tekočine. Zgoščevalni učinek je odvisen od stopnje polimerizacije (DP) produkta, koncentracije celuloznega etra v vodni raztopini, strižne hitrosti in temperature raztopine. Ter drugih dejavnikov.
01
Tekoča vrsta vodne raztopine HPMC
Na splošno lahko napetost tekočine v strižnem toku izrazimo kot funkcijo le strižne hitrosti ƒ(γ), če le ni odvisna od časa. Glede na obliko ƒ(γ) lahko tekočine razdelimo na različne tipe, in sicer: Newtonove tekočine, dilatantne tekočine, psevdoplastične tekočine in Binghamove plastične tekočine.
Celulozni etri so razdeljeni v dve kategoriji: ena je neionski celulozni eter in druga je ionski celulozni eter. Za reologijo teh dveh vrst celuloznih etrov so SC Naik in sodelavci izvedli obsežno in sistematično primerjalno študijo raztopin hidroksietil celuloze in natrijeve karboksimetil celuloze. Rezultati so pokazali, da so bile tako neionske raztopine celuloznega etra kot ionske raztopine celuloznega etra psevdoplastične. Tokovi, tj. ne-Newtonski tokovi, se Newtonovim tekočinam približajo le pri zelo nizkih koncentracijah. Psevdoplastičnost raztopine hidroksipropil metilceluloze igra pomembno vlogo pri uporabi. Na primer, pri uporabi v premazih se zaradi strižnih lastnosti redčenja vodnih raztopin viskoznost raztopine zmanjšuje z naraščanjem strižne hitrosti, kar prispeva k enakomerni disperziji pigmentnih delcev in poveča tudi fluidnost premaza. Učinek je zelo velik; v mirovanju je viskoznost raztopine relativno velika, kar učinkovito preprečuje odlaganje pigmentnih delcev v premazu.
02
Metoda testiranja viskoznosti HPMC
Pomemben kazalnik za merjenje zgoščevalnega učinka hidroksipropil metilceluloze je navidezna viskoznost vodne raztopine. Metode merjenja navidezne viskoznosti običajno vključujejo metodo kapilarne viskoznosti, metodo rotacijske viskoznosti in metodo viskoznosti padajoče kroglice.
kjer je: navidezna viskoznost, mPa s; K je konstanta viskozimetra; d je gostota vzorca raztopine pri 20/20 °C; t je čas, ki ga raztopina potrebuje, da preteče skozi zgornji del viskozimetra do spodnje oznake, s; Izmeri se čas, v katerem standardno olje teče skozi viskozimeter.
Vendar pa je metoda merjenja s kapilarnim viskozimetrom bolj problematična. Viskoznosti mnogihcelulozni etrije težko analizirati s kapilarnim viskozimetrom, ker te raztopine vsebujejo sledove netopnih snovi, ki jih zaznamo šele, ko je kapilarni viskozimeter blokiran. Zato večina proizvajalcev uporablja rotacijske viskozimetre za nadzor kakovosti hidroksipropil metilceluloze. Brookfieldovi viskozimetri se pogosto uporabljajo v tujini, NDJ pa na Kitajskem.
03
Vplivni dejavniki viskoznosti HPMC
3.1 Razmerje do stopnje agregacije
Ko drugi parametri ostanejo nespremenjeni, je viskoznost raztopine hidroksipropil metilceluloze sorazmerna s stopnjo polimerizacije (DP) oziroma molekulsko maso oziroma dolžino molekulske verige in se povečuje z naraščanjem stopnje polimerizacije. Ta učinek je bolj izrazit v primeru nizke stopnje polimerizacije kot v primeru visoke stopnje polimerizacije.
3.2 Razmerje med viskoznostjo in koncentracijo
Viskoznost hidroksipropil metilceluloze se povečuje z naraščanjem koncentracije produkta v vodni raztopini. Že majhna sprememba koncentracije povzroči veliko spremembo viskoznosti. Pri nominalni viskoznosti hidroksipropil metilceluloze je vpliv spremembe koncentracije raztopine na viskoznost raztopine vse bolj očiten.
3.3 Razmerje med viskoznostjo in strižno hitrostjo
Vodna raztopina hidroksipropil metilceluloze ima lastnost strižnega redčenja. Hidroksipropil metilceluloza z različno nominalno viskoznostjo se pripravi v 2 % vodni raztopini in izmeri se njena viskoznost pri različnih strižnih hitrostih. Rezultati so naslednji, kot je prikazano na sliki. Pri nizki strižni hitrosti se viskoznost raztopine hidroksipropil metilceluloze ni bistveno spremenila. Z naraščanjem strižne hitrosti se je viskoznost raztopine hidroksipropil metilceluloze z višjo nominalno viskoznostjo opazneje zmanjšala, medtem ko se raztopina z nizko viskoznostjo opazno ni zmanjšala.
3.4 Razmerje med viskoznostjo in temperaturo
Viskoznost raztopine hidroksipropil metilceluloze je močno odvisna od temperature. Z naraščanjem temperature se viskoznost raztopine zmanjšuje. Kot je prikazano na sliki, se pripravi vodna raztopina s koncentracijo 2 % in izmeri se sprememba viskoznosti z naraščanjem temperature.
3.5 Drugi vplivni dejavniki
Na viskoznost vodne raztopine hidroksipropil metilceluloze vplivajo tudi dodatki v raztopini, pH vrednost raztopine in mikrobna razgradnja. Običajno je za doseganje boljše viskoznosti ali zmanjšanje stroškov uporabe potrebno vodni raztopini hidroksipropil metilceluloze dodati modifikatorje reologije, kot so glina, modificirana glina, polimerni prah, škrobni eter in alifatski kopolimer. Vodni raztopini lahko dodamo tudi elektrolite, kot so klorid, bromid, fosfat, nitrat itd. Ti dodatki ne vplivajo le na viskoznost vodne raztopine, temveč vplivajo tudi na druge uporabne lastnosti hidroksipropil metilceluloze, kot so zadrževanje vode, odpornost proti posedanju itd.
Viskoznost vodne raztopine hidroksipropil metilceluloze skoraj ni odvisna od kislin in alkalij in je običajno stabilna v območju od 3 do 11. Lahko prenese določeno količino šibkih kislin, kot so mravljinčna kislina, ocetna kislina, fosforjeva kislina, borova kislina, citronska kislina itd. Vendar pa koncentrirana kislina zmanjša viskoznost. Kavstična soda, kalijev hidroksid, apnena voda itd. pa nanjo le malo vplivajo. V primerjavi z drugimi celuloznimi etri,hidroksipropil metilcelulozaVodna raztopina ima dobro protimikrobno stabilnost, glavni razlog za to pa je, da ima hidroksipropil metilceluloza hidrofobne skupine z visoko stopnjo substitucije in sterično oviro skupin. Ker pa substitucijska reakcija običajno ni enakomerna, mikroorganizmi najlažje razgradijo nesubstituirano anhidroglukozno enoto, kar povzroči razgradnjo molekul celuloznega etra in cepitev verige. Učinkovitost je v tem, da se navidezna viskoznost vodne raztopine zmanjša. Če je treba vodno raztopino hidroksipropil metilceluloze shranjevati dlje časa, je priporočljivo dodati sledi protiglivičnih sredstev, da se viskoznost bistveno ne spremeni. Pri izbiri protiglivičnih sredstev, konzervansov ali fungicidov bodite pozorni na varnost in izberite izdelke, ki niso strupeni za človeško telo, imajo stabilne lastnosti in so brez vonja, kot so fungicidi AMICAL podjetja DOW Chem, konzervansi CANGUARD64, antibakterijska sredstva FUELSAVER in drugi izdelki.
Čas objave: 28. april 2024