Egenskaper hos hydroxipropylmetylcellulosa

Hydroxipropylmetylcellulosa HPMC är en typ av icke-jonisk cellulosablandad eter. Till skillnad från jonisk metylkarboximetylcellulosablandad eter reagerar den inte med tungmetaller. På grund av de olika förhållandena mellan metoxylhalt och hydroxipropylhalt i hydroxipropylmetylcellulosa och olika viskositeter finns det många varianter med olika egenskaper, till exempel hög metoxylhalt och låg hydroxipropylhalt. Dess prestanda ligger nära metylcellulosa, medan den med låg metoxylhalt och hög hydroxipropylhalt ligger nära hydroxipropylmetylcellulosa. Men även om endast en liten mängd hydroxipropylgrupp eller en liten mängd metoxygrupp ingår i varje variant, finns det stora skillnader i löslighet i organiska lösningsmedel eller flockningstemperatur i vattenlösningar.

(1) Löslighetsegenskaper hos hydroxipropylmetylcellulosa

①Löslighet av hydroxipropylmetylcellulosa i vatten Hydroxipropylmetylcellulosa är faktiskt en typ av metylcellulosa modifierad med propylenoxid (metoxipropylen), så den har fortfarande samma egenskaper som metylcellulosa. Cellulosa har liknande egenskaper vad gäller löslighet i kallt vatten och olöslighet i varmt vatten. På grund av den modifierade hydroxipropylgruppen är dess gelningstemperatur i varmt vatten dock mycket högre än för metylcellulosa. Till exempel är viskositeten för en vattenlösning av hydroxipropylmetylcellulosa med 2 % metoxihalt, substitutionsgrad DS=0,73 och hydroxipropylhalt MS=0,46 500 mpa·s vid 20 °C, och dess gelningstemperatur kan nå nära 100 °C, medan metylcellulosa vid samma temperatur endast är cirka 55 °C. När det gäller dess löslighet i vatten har den också förbättrats avsevärt. Till exempel kan pulveriserad hydroxipropylmetylcellulosa (granulerad form 0,2~0,5 mm vid 20 °C med en viskositet på 2 pa•s i 4 % vattenlösning köpas hos [företagsnamn]. Vid rumstemperatur är den lättlöslig i vatten utan kylning.

② Löslighet av hydroxipropylmetylcellulosa i organiska lösningsmedel Lösligheten av hydroxipropylmetylcellulosa i organiska lösningsmedel är också bättre än den för metylcellulosa. För produkter över 2,1 är högviskös hydroxipropylmetylcellulosa innehållande hydroxipropyl MS = 1,5 ~ 1,8 och metoxi DS = 0,2 ~ 1,0, med en total substitutionsgrad över 1,8, löslig i vattenfria metanol- och etanollösningar. Medium, och termoplastisk och vattenlöslig. Den är också löslig i klorerade kolväten såsom metylenklorid och kloroform, och organiska lösningsmedel såsom aceton, isopropanol och diacetonalkohol. Dess löslighet i organiska lösningsmedel är bättre än vattenlöslighet.

(2) Faktorer som påverkar viskositeten hos hydroxipropylmetylcellulosa Standardviskositetsbestämningen för hydroxipropylmetylcellulosa är densamma som för andra cellulosaetrar och mäts vid 20 °C med en 2 % vattenlösning som standard. Viskositeten för samma produkt ökar med ökande koncentration. För produkter med olika molekylvikter vid samma koncentration har produkten med en större molekylvikt en högre viskositet. Dess förhållande till temperaturen liknar det för metylcellulosa. När temperaturen stiger börjar viskositeten minska, men när den når en viss temperatur,

Viskositeten stiger plötsligt och gelbildning sker. Geltemperaturen för lågviskösa produkter är högre. Dess gelpunkt är inte bara relaterad till eterns viskositet, utan också till förhållandet mellan metoxylgrupp och hydroxipropylgrupp i etern och storleken på den totala substitutionsgraden. Det måste noteras att hydroxipropylmetylcellulosa också är pseudoplastisk, och dess lösning är stabil vid rumstemperatur utan någon nedbrytning av viskositeten förutom möjligheten till enzymatisk nedbrytning.

(3) Salttoleransen hos hydroxipropylmetylcellulosa Eftersom hydroxipropylmetylcellulosa är en nonjonisk eter joniserar den inte i vatten, till skillnad från andra joniska cellulosaetrar. Till exempel reagerar karboximetylcellulosa med tungmetalljoner och fälls ut i lösningen. Vanliga salter som klorid, bromid, fosfat, nitrat etc. fälls inte ut när de tillsätts till vattenlösningen. Tillsats av salt har dock en viss inverkan på flockningstemperaturen för vattenlösningen. När saltkoncentrationen ökar minskar geltemperaturen. När saltkoncentrationen är under flockningspunkten tenderar lösningens viskositet att öka. Därför tillsätts en viss mängd salt, vilket i vissa tillämpningar kan förtjockningseffekten uppnås mer ekonomiskt. Därför är det i vissa tillämpningar bättre att använda en blandning av cellulosaeter och salt än en högre koncentration av eterlösning för att uppnå förtjockningseffekten.

(4) Syra- och alkaliresistens mot hydroxipropylmetylcellulosa Hydroxipropylmetylcellulosa är generellt stabil mot syror och alkalier och påverkas inte i pH-intervallet 2–12. Den tål en viss mängd lätta syror, såsom myrsyra, ättiksyra, citronsyra, bärnstenssyra, fosforsyra, borsyra etc. Men koncentrerad syra har effekten att minska viskositeten. Alkalier som kaustiksoda, kaustik potash och kalkvatten har ingen effekt på den, men de kan öka lösningens viskositet något och sedan långsamt minska den.

(5) Blandbarhet av hydroxipropylmetylcellulosa Hydroxipropylmetylcellulosalösning kan blandas med vattenlösliga polymerföreningar för att få en enhetlig och transparent lösning med högre viskositet. Dessa polymerföreningar inkluderar polyetylenglykol, polyvinylacetat, polysilikon, polymetylvinylsiloxan, hydroxietylcellulosa och metylcellulosa. Naturliga högmolekylära föreningar såsom gummi arabicum, johannesbrödkärnmjöl, karayagummi etc. har också god kompatibilitet med dess lösning. Hydroxipropylmetylcellulosa kan också blandas med mannitolester eller sorbitolester av stearinsyra eller palmitinsyra, och kan också blandas med glycerin, sorbitol och mannitol, och dessa föreningar kan användas som mjukgörare för hydroxipropylmetylcellulosa.

(6) Olösliga vattenlösliga cellulosaetrar av hydroxipropylmetylcellulosa kan tvärbindas med aldehyder på ytan, så att dessa vattenlösliga etrar utfälls i lösningen och blir olösliga i vatten. Aldehyderna som gör hydroxipropylmetylcellulosa olöslig inkluderar formaldehyd, glyoxal, bärnstenssyraaldehyd, adipaldehyd, etc. Vid användning av formaldehyd bör särskild uppmärksamhet ägnas åt lösningens pH-värde, bland vilka glyoxal reagerar snabbare, så glyoxal används ofta som tvärbindningsmedel i industriell produktion. Mängden av denna typ av tvärbindningsmedel i lösningen är 0,2%~10% av eterns massa, företrädesvis 7%~10%, till exempel är 3,3%~6% glyoxal den mest lämpliga. Generellt sett är behandlingen

Temperaturen är 0~30℃ och tiden är 1~120 min. Tvärbindningsreaktionen måste utföras under sura förhållanden. Generellt tillsätts lösningen först med oorganisk stark syra eller organisk karboxylsyra för att justera lösningens pH till cirka 2~6, företrädesvis mellan 4~6, och sedan tillsätts aldehyder för att utföra tvärbindningsreaktionen. Den använda syran är saltsyra, svavelsyra, fosforsyra, myrsyra, ättiksyra, hydroxiättiksyra, bärnstenssyra eller citronsyra etc., varvid myrsyra eller ättiksyra är lämpligt, och myrsyra är optimalt. Syran och aldehyden kan också tillsättas samtidigt för att låta lösningen genomgå en tvärbindningsreaktion inom det önskade pH-intervallet. Denna reaktion används ofta i den slutliga behandlingsprocessen vid framställning av cellulosaetrar. Efter att cellulosaetern är olöslig är det lämpligt att använda...

20~25 ℃ vatten för tvättning och rening. När produkten används kan alkaliska ämnen tillsättas till lösningen för att justera lösningens pH-värde till alkaliskt tillstånd, vilket gör att produkten snabbt löses upp i lösningen. Denna metod kan även användas för behandling av filmen efter att cellulosaeterlösningen har bearbetats till en film för att göra den till en olöslig film.

(7) Enzymresistensen hos hydroxipropylmetylcellulosa är teoretiskt sett cellulosaderivat, såsom varje anhydroglukosgrupp, om det finns en fast bunden substituentgrupp, är det inte lätt att infektera av mikroorganismer, men i själva verket kommer den färdiga produkten att brytas ner av enzymer när substitutionsvärdet överstiger 1, vilket innebär att substitutionsgraden för varje grupp på cellulosakedjan inte är tillräckligt enhetlig, och mikroorganismer kan erodera på den osubstituerade anhydroglukosgruppen för att bilda sockerarter, som näringsämnen för mikroorganismer att absorbera. Därför, om graden av företringssubstitution av cellulosa ökar, kommer resistensen mot enzymatisk erosion av cellulosaeter också att öka. Enligt rapporter, under kontrollerade förhållanden, är enzymernas hydrolysresultat, den kvarvarande viskositeten för hydroxipropylmetylcellulosa (DS=1,9) 13,2%, metylcellulosa (DS=1,83) är 7,3%, metylcellulosa (DS=1,66) är 3,8% och hydroxietylcellulosa är 1,7%. Det framgår att hydroxipropylmetylcellulosa har en stark antienzymförmåga. Därför används hydroxipropylmetylcellulosas utmärkta enzymresistens, i kombination med dess goda dispergerbarhet, förtjocknings- och filmbildande egenskaper, i vattenemulsionsbeläggningar etc., och behöver i allmänhet inte tillsättas konserveringsmedel. För långvarig förvaring av lösningen eller eventuell kontaminering utifrån kan konserveringsmedel dock tillsättas som en försiktighetsåtgärd, och valet kan bestämmas utifrån lösningens slutliga krav. Fenylkvicksilveracetat och manganfluorosilikat är effektiva konserveringsmedel, men de har alla toxicitet, vars uppmärksamhet måste ägnas åt driften. Generellt kan 1~5 mg fenylkvicksilveracetat tillsättas till lösningen per liter dos.

(8) Hydroxipropylmetylcellulosafilmens prestanda Hydroxipropylmetylcellulosa har utmärkta filmbildande egenskaper. Dess vattenlösning eller organiska lösning appliceras på en glasplatta och blir färglös och transparent efter torkning. Filmen är också stark. Den har god fuktbeständighet och förblir fast vid höga temperaturer. Om hygroskopiskt mjukgörare tillsätts kan dess töjning och flexibilitet förbättras. För att förbättra flexibiliteten är mjukgörare som glycerin och sorbitol de mest lämpliga. Generellt sett är lösningskoncentrationen 2%~3% och mängden mjukgörare är 10%~20% cellulosaeter. Om innehållet av mjukgörare är för högt kommer kolloidal uttorkningskrympning att uppstå vid hög luftfuktighet. Filmens draghållfasthet med

Mängden tillsatt mjukgörare är mycket större än mängden utan mjukgörare, och den ökar med ökande mängd tillsatt mjukgörare. Även filmens hygroskopicitet ökar med ökande mängd mjukgörare.