Hydroxipropylmetylcellulosa (HPMC)är en icke-jonisk, vattenlöslig cellulosaeter. Utseendet är ett vitt till svagt gult pulver eller granulärt material, smaklöst, luktfritt, giftfritt, kemiskt stabilt och löses upp i vatten för att bilda en jämn, transparent och viskös lösning. En av de viktigaste egenskaperna hos hydroxipropylmetylcellulosa vid applicering är att den ökar vätskans viskositet. Förtjockningseffekten beror på produktens polymerisationsgrad (DP), koncentrationen av cellulosaeter i vattenlösningen, skjuvhastigheten och lösningens temperatur. Bland andra faktorer.
01
Flytande typ av HPMC vattenlösning
I allmänhet kan spänningen hos en fluid i skjuvströmning uttryckas som en funktion av endast skjuvhastigheten ƒ(γ), så länge den inte är tidsberoende. Beroende på formen av ƒ(γ) kan fluider delas in i olika typer, nämligen: Newtonska fluider, dilatanta fluider, pseudoplastiska fluider och Binghamplastiska fluider.
Cellulosaetrar delas in i två kategorier: den ena är nonjonisk cellulosaeter och den andra är jonisk cellulosaeter. För reologin hos dessa två typer av cellulosaetrar genomförde SC Naik et al. en omfattande och systematisk jämförande studie av hydroxietylcellulosa- och natriumkarboximetylcellulosalösningar. Resultaten visade att både nonjoniska cellulosaeterlösningar och joniska cellulosaeterlösningar var pseudoplastiska. Flöden, dvs. icke-newtonska flöden, närmar sig newtonska vätskor endast vid mycket låga koncentrationer. Pseudoplasticiteten hos hydroxipropylmetylcellulosalösningen spelar en viktig roll vid applicering. Till exempel, när den appliceras i beläggningar, på grund av de skjuvförtunnande egenskaperna hos vattenlösningar, minskar lösningens viskositet med ökande skjuvhastighet, vilket bidrar till en jämn spridning av pigmentpartiklar och ökar även beläggningens fluiditet. Effekten är mycket stor; i vila är lösningens viskositet relativt stor, vilket effektivt förhindrar avsättning av pigmentpartiklar i beläggningen.
02
HPMC-viskositetstestmetod
En viktig indikator för att mäta förtjockningseffekten av hydroxipropylmetylcellulosa är den vattenlösningens synbara viskositet. Mätmetoder för synbar viskositet inkluderar vanligtvis kapillärviskositetsmetoden, rotationsviskositetsmetoden och fallande kulviskositetsmetoden.
där: är den synbara viskositeten, mPa s; K är viskometerkonstanten; d är lösningsprovets densitet vid 20/20 °C; t är tiden det tar för lösningen att passera genom den övre delen av viskometern till den nedre markeringen, s; Den tid som standardoljan flödar genom viskometern mäts.
Metoden att mäta med kapillärviskosimeter är dock mer besvärlig. Viskositeterna hos mångacellulosaetrarär svåra att analysera med en kapillärviskosimeter eftersom dessa lösningar innehåller spårmängder av olösligt material som bara detekteras när kapillärviskosimetern är blockerad. Därför använder de flesta tillverkare rotationsviskosimetrar för att kontrollera kvaliteten på hydroxipropylmetylcellulosa. Brookfield-viskosimetrar används ofta i utlandet, och NDJ-viskosimetrar används i Kina.
03
Påverkande faktorer för HPMC-viskositet
3.1 Samband med aggregeringsgraden
När andra parametrar förblir oförändrade är viskositeten hos hydroxipropylmetylcellulosalösningen proportionell mot polymerisationsgraden (DP) eller molekylvikten eller molekylkedjelängden, och ökar med ökande polymerisationsgrad. Denna effekt är mer uttalad vid låg polymerisationsgrad än vid hög polymerisationsgrad.
3.2 Samband mellan viskositet och koncentration
Viskositeten hos hydroxipropylmetylcellulosa ökar med ökande produktkoncentration i vattenlösningen. Även en liten koncentrationsförändring orsakar en stor förändring i viskositet. Med den nominella viskositeten hos hydroxipropylmetylcellulosa blir effekten av förändringen i lösningskoncentrationen på lösningens viskositet alltmer uppenbar.
3.3 Samband mellan viskositet och skjuvhastighet
Vattenlösning av hydroxipropylmetylcellulosa har egenskapen att bli skjuvförtunnande. Hydroxipropylmetylcellulosa med olika nominell viskositet bereds i 2 % vattenlösning, och dess viskositet vid olika skjuvhastigheter mäts. Resultaten är följande: Som visas i figuren. Vid låg skjuvhastighet förändrades inte viskositeten för hydroxipropylmetylcellulosalösningen signifikant. Med ökningen av skjuvhastigheten minskade viskositeten för hydroxipropylmetylcellulosalösningen med högre nominell viskositet mer markant, medan lösningen med låg viskositet inte minskade markant.
3.4 Samband mellan viskositet och temperatur
Viskositeten hos hydroxipropylmetylcellulosalösningen påverkas kraftigt av temperaturen. När temperaturen ökar minskar lösningens viskositet. Som visas i figuren bereds den till en vattenlösning med en koncentration på 2 %, och förändringen av viskositeten med temperaturökningen mäts.
3.5 Andra påverkande faktorer
Viskositeten hos den vattenhaltiga lösningen av hydroxipropylmetylcellulosa påverkas också av tillsatser i lösningen, lösningens pH-värde och mikrobiell nedbrytning. För att uppnå bättre viskositetsprestanda eller minska användningskostnaden är det vanligtvis nödvändigt att tillsätta reologimodifierare, såsom lera, modifierad lera, polymerpulver, stärkelseeter och alifatisk sampolymer, till den vattenhaltiga lösningen av hydroxipropylmetylcellulosa, och elektrolyter såsom klorid, bromid, fosfat, nitrat etc. kan också tillsättas till den vattenhaltiga lösningen. Dessa tillsatser påverkar inte bara den vattenhaltiga lösningens viskositetsegenskaper, utan påverkar även andra tillämpningsegenskaper hos hydroxipropylmetylcellulosa, såsom vattenretention, sjunkbeständighet etc.
Viskositeten hos den vattenhaltiga lösningen av hydroxipropylmetylcellulosa påverkas nästan inte av syra och alkali och är generellt stabil i intervallet 3 till 11. Den tål en viss mängd svaga syror, såsom myrsyra, ättiksyra, fosforsyra, borsyra, citronsyra etc. Koncentrerad syra minskar dock viskositeten. Men kaustiksoda, kaliumhydroxid, kalkvatten etc. har liten effekt på den. Jämfört med andra cellulosaetrar,hydroxipropylmetylcellulosaVattenlösning har god antimikrobiell stabilitet, den främsta anledningen är att hydroxipropylmetylcellulosa har hydrofoba grupper med hög grad av substitution och steriskt hinder av grupper. Eftersom substitutionsreaktionen dock vanligtvis inte är enhetlig, eroderas den osubstituerade anhydroglukosenheten lättast av mikroorganismer, vilket resulterar i nedbrytning av cellulosaetermolekyler och kedjeklyvning. Prestandan är att den synbara viskositeten hos den vattenhaltiga lösningen minskar. Om det är nödvändigt att förvara den vattenhaltiga lösningen av hydroxipropylmetylcellulosa under en längre tid rekommenderas det att tillsätta en spårmängd svampdödande medel så att viskositeten inte förändras signifikant. Vid val av svampdödande medel, konserveringsmedel eller fungicider bör man vara uppmärksam på säkerheten och välja produkter som inte är giftiga för människokroppen, har stabila egenskaper och är luktfria, såsom DOW Chems AMICAL-fungicider, CANGUARD64-konserveringsmedel, FUELSAVER-bakteriemedel och andra produkter kan spela en motsvarande roll.
Publiceringstid: 28 april 2024