Hidroksipropil metilceluloza HPMC je neionski mešani eter celuloze, ki je v kombinaciji z ionskim mešanim eterom metil karboksimetilceluloze in eterom težkih kovin ne reagira. Zaradi vsebnosti hidroksipropil metilceluloze in različnega deleža hidroksipropila ter viskoznosti se kisikovi radikali razlikujejo po učinkovitosti. Na primer, različice z visoko vsebnostjo metoksila in nizko vsebnostjo hidroksipropila so po učinkovitosti podobne metilcelulozi, različice z nizko vsebnostjo metoksila in visoko vsebnostjo hidroksipropila pa so po učinkovitosti podobne hidroksipropil metilcelulozi. Vendar pa se pri vsaki različici, čeprav vsebuje le majhno količino hidroksipropila ali majhno količino metoksila, topnost v organskih topilih ali temperatura flokulacije v vodni raztopini močno razlikuje.
1, topnost hidroksipropil metilceluloze
Hidroksipropil metilceluloza je v vodi topna hidroksipropil metilceluloza pravzaprav nekakšna modificirana metilceluloza s propilen oksidom (metil oksipropilni obroč), zato ima podobne lastnosti topnosti v hladni vodi kot topnosti v vroči vodi kot netopnosti. Vendar pa je temperatura želiranja modificiranega hidroksipropila veliko višja kot pri metilcelulozi v vroči vodi. Na primer, viskoznost vodne raztopine hidroksipropil metilceluloze z 2 % vsebnostjo metoksi skupine DS = 0,73 in vsebnostjo hidroksipropila MS = 0,46 je 500 mpa pri 20 °C. Temperatura želiranja produkta S je blizu 100 °C, medtem ko je pri isti temperaturi le približno 55 °C. Kar zadeva topnost v vodi, se je tudi močno izboljšala, na primer, če po drobljenju hidroksipropil metilceluloze (oblika zrn 0,2 ~ 0,5 mm pri 20 °C) doseže viskoznost 4 % vodne raztopine 2pA. Produkt S se lahko enostavno raztopi v vodi brez hlajenja pri sobni temperaturi.
(2) Hidroksipropil metilceluloza v organskih topilih Topnost hidroksipropil metilceluloze v organskih topilih je prav tako boljša od metilceluloze, metilceluloza potrebuje stopnjo metoksi substitucije 2,1 ali več produktov in vsebuje hidroksipropil MS = 1,5~1,8 in metoksi DS = 0,2~1,0. Hidroksipropil metilceluloza z visoko viskoznostjo in skupno stopnjo substitucije nad 1,8 je topna v brezvodnih raztopinah metanola in etanola ter je termoplastična in topna v vodi. Topna je tudi v kloriranih ogljikovodikih, kot sta diklorometan in triklorometan, ter v organskih topilih, kot so aceton, izopropilni alkohol in diacetonski alkohol. Njena topnost v organskih topilih je boljša od topnosti v vodi.
2, viskoznost hidroksipropil metil celuloze od vplivnih dejavnikov
Faktorji viskoznosti hidroksipropil metilceluloze, ki se določajo standardno, in drugi celulozni etri se določajo pri 20 °C z 2 % vodno raztopino kot standardom. Viskoznost istega produkta se z naraščanjem koncentracije in z naraščanjem koncentracije produktov z enako molekulsko maso poveča, molekulska masa produkta pa je visoka. Njena odvisnost od temperature je podobna kot pri metilcelulozi. Ko se temperatura dvigne, se viskoznost začne zmanjševati, ko pa doseže določeno temperaturo, se viskoznost nenadoma poveča in pride do želiranja. Temperatura želiranja produktov z nizko viskoznostjo je višja kot pri produktih z visoko viskoznostjo. Raven točke želiranja je poleg visoke in nizke viskoznosti etra povezana tudi z razmerjem med metoksi in hidroksipropilnimi skupinami etra ter skupno stopnjo substitucije. Treba je opozoriti, da je hidroksipropil metilceluloza tudi psevdoplastična; njena raztopina je stabilna pri shranjevanju pri sobni temperaturi in ne kaže nobene degradacije viskoznosti, razen možnosti encimske razgradnje.
3, odpornost na kisline in alkalije hidroksipropil metilceluloze
Hidroksipropil metilceluloza, kislina in alkalije, so na splošno stabilne v območju pH 2~12 in prenesejo določeno količino lahkih kislin, kot so mravljinčna kislina, ocetna kislina, citronska kislina, jantarna kislina, fosforjeva kislina, borova kislina itd. Koncentrirana kislina pa zmanjša viskoznost. Alkalije, kot so kavstična soda, kavstični kalij in apnena voda, nanjo nimajo vpliva, vendar se bo učinek rahlega povečanja viskoznosti raztopine v prihodnosti počasi zmanjševal.
4, hidroksipropil metilcelulozo je mogoče mešati
Raztopino hidroksipropil metilceluloze lahko zmešamo z vodotopnimi polimernimi spojinami in dobimo enotno prozorno raztopino z višjo viskoznostjo. Te visokomolekularne spojine so polietilen glikol, polivinil acetat, polisilikon, polimetil vinil siloksan ter hidroksietil celuloza in metil celuloza itd. Naravne polimerne spojine, kot so gumi arabika, gumi rožičevca, gumi trnovega drevesa itd., se prav tako dobro mešajo s svojo raztopino. Hidroksipropil metilcelulozo lahko zmešamo tudi s stearinsko kislino ali palmitinsko kislino, manitol estrom ali sorbitol estrom, pa tudi z glicerolom, sorbitolom in manitolom, te spojine pa se lahko uporabljajo kot mehčalo hidroksipropil metilceluloze.
5, hidroksipropil metilceluloza netopna v vodi topna
Hidroksipropil metilceluloza, netopna v vodi, je lahko površinsko zamrežena z aldehidi, zaradi česar se ti vodotopni etri oborijo v raztopini in postanejo netopni v vodi. Zaradi aldehidov, formaldehidov, glioksala, sukcinaldehidov, dialdehidov itd., ki so netopni v hidroksipropil metilcelulozi, je treba pri uporabi formaldehida posebno pozornost nameniti pH vrednosti raztopine, saj v tem primeru reakcija glioksala poteka hitreje, zato se glioksal v industrijski proizvodnji pogosto uporablja kot zamreževalec. Odmerek te vrste zamreževalca v raztopini je 0,2 % do 10 % mase etra, optimalen je 7 % do 10 %, na primer uporaba glioksala s 3,3 % do 6 % je najprimernejša. Splošna temperatura obdelave je 0–30 ℃, čas obdelave pa 1–120 minut. Reakcijo zamreženja je treba izvajati v kislih pogojih. Na splošno se raztopini doda močna anorganska kislina ali organska karboksilna kislina, da se pH raztopine prilagodi na približno 2–6, po možnosti med 4–6, nato pa se dodajo aldehidi za reakcijo zamreženja. Uporabljene kisline so klorovodikova kislina, žveplova kislina, fosforjeva kislina, mravljinčna kislina, ocetna kislina, hidroksiocetna kislina, jantarjeva kislina ali citronska kislina, med katerimi sta mravljinčna ali ocetna kislina najboljši, medtem ko je mravljinčna kislina najboljša. Hkrati se lahko dodajo tudi kisline in aldehidi, da se raztopina zamreži v želenem območju pH. Ta reakcija se pogosto uporablja v končnem postopku priprave celuloznega etra, da se celulozni eter ne raztopi, zato se za pranje in čiščenje enostavno uporabi voda s temperaturo 20–25 °C. Ko se izdelek uporablja, se lahko raztopini izdelka dodajo alkalne snovi, da se pH raztopine prilagodi na alkalnost, in izdelek se v raztopini hitro raztopi. To metodo je mogoče uporabiti tudi, kadar se za izdelavo filma uporabi raztopina celuloznega etra, nato pa se film obdela, da se naredi netopni film.
6, hidroksipropil metilcelulozni antiencim
Odpornost celuloznih derivatov na encime hidroksipropil metilceluloze. Teoretično je, da vsaka anhidroglukozna skupina vsebuje trdno kombinacijo nadomestnih skupin, kar pomeni, da je erozija mikroorganizmov manj dovzetna za okužbe. V resnici pa je končni izdelek z vrednostjo nadomestnih skupin večja od 1, kar se zgodi tudi z encimsko razgradnjo. Stopnja substitucije celulozne verige ni enotna. Mikroorganizmi lahko erodirajo blizu nesubstituiranih dehidriranih glukoznih skupin in tvorijo sladkorje, ki jih mikroorganizmi lahko absorbirajo kot hrano. Če se torej stopnja eterifikacije celuloze poveča, se poveča odpornost celuloznega etra na encimsko erozijo. Poročajo, da je bila v nadzorovanih pogojih preostala viskoznost hidroksipropil metilceluloze (DS = 1,9), metilceluloze (DS = 1,83), metilceluloze (DS = 1,66) in hidroksietilceluloze (1,7 %) 13,2 %, 7,3 %, 3,8 % oziroma 1,7 %. Hidroksipropil metilceluloza ima močno antiencimsko sposobnost. Tako je hidroksipropil metilceluloza odličen antiencim, ki se dobro dispergira, zgosti in tvori film, pri uporabi v emulzijskih premazih itd. običajno ne potrebuje dodajanja konzervansov. Vendar pa se za preprečevanje dolgotrajnega skladiščenja raztopine ali morebitne kontaminacije iz zunanjega sveta lahko dodajo konzervansi, katerih izbira se lahko določi glede na končne zahteve raztopine. Fenilživosrebrov acetat in manganov fluorosilikat sta učinkovita konzervansa, vendar sta strupena in ju je treba skrbno uporabljati. Na splošno se lahko na liter raztopine doda 1–5 mg fenilživosrebrovega acetata.
7, delovanje membrane iz hidroksipropil metilceluloze
Hidroksipropilmetilcelulozni film hidroksipropilmetilcelulozni film ima odlične lastnosti. Njegova vodna raztopina ali raztopina organskega topila, nanesena na stekleno ploščo, po sušenju postane brezbarven, prozoren in trden film. Ima dobro odpornost proti vlagi in ostane trden pri visokih temperaturah. Na primer, dodatek higroskopskega mehčala lahko poveča njegov raztezek in prožnost, za izboljšanje upogibnosti pa sta najprimernejša glicerol, sorbitol in druga mehčala. Splošna koncentracija raztopine je 2 % do 3 %, odmerek mehčala pa je 10 % do 20 % celuloznega etra. Če je vsebnost mehčala prevelika, se lahko pri visoki vlažnosti pojavi krčenje ali dehidracija koloida. Natezna trdnost filma z dodanim mehčalom je veliko večja kot pri nedodanem in se povečuje z naraščajočo količino dodanega mehčala, prav tako pa se povečuje tudi higroskopičnost filma s povečanjem količine mehčala.
Čas objave: 8. september 2022